С.А. Никулин, А.В. Повный
т Энциклопедия
начинающего
is. радиолюбителя
Никулин С. А., Повный А. В.
Энциклопедия начинающего радиолюбителя. — СПб.: Наука и Техника, 2011. — 384 с.
ISBN 978-5-94387-849-7
Книга создана специально для начинающих радиолюбителей, или, как еще у нас любят
говорить, — «чайников». Она рассказывает об азах электроники и электротехники, не-
обходимых радиолюбителю. Теоретические вопросы рассказываются в очень доступной
форме и в объеме, необходимом для практической работы. Книга учит правильно паять,
проводить измерения, анализ схем. Но, скорее, это книга о занимательной электронике.
Ведь основа книги — радиолюбительские самоделки, доступные начинающему радиолю-
бителю и полезные в быту.
Дополняет рассказ Справочный раздел для радиолюбителя с указанием адресов электрон-
ных справочников и Обзор ресурсов сети Интернет, из которого можно тоже почерпнуть
много интересного.
Книга предназначена для широкого круга начинающих радиолюбителей.
ISBN 978-5-94387-849-7
Автор и издательство не несут ответственности
за возможный ущерб, причиненный в ходе
использования материалов данной книги.
Контактные телефоны издательства
(812)412-70-25,412-70-26
(044)516-38-66
Официальный сайт: www.nit.com.ru
© Никулин С. А., Повный А. В.
© Наука и Техника (оригинал-макет),2011
ООО «Наука и Техника».
Лицензия № 000350 от 23 декабря 1999 года.
198097, г. Санкт-Петербург, ул. Маршала Говорова, д. 29.
Подписано в печать 27.12.2010. Формат 70x100 1/16.
Бумага газетная. Печать офсетная. Объем 24 п. л.
Тираж 3500 экз. Заказ № 836.
Отпечатано с готовых диапозитивов
в ГП ПО «Псковская областная типография»
180004, г. Псков, ул. Ротная, 34
СОДЕРЖАНИЕ
Глава 1. Радиолюбители, знакомьтесь: электротехника........................ 6
1.1.	Из каких элементов состоит электрическая цепь..................... 6
1.2.	Чем отличаются разность потенциалов,
электродвижущая сила и напряжение...................................... 9
1.3.	Начинаем изучать электрический ток............................... 12
1.4.	Какие они, проводники электрического тока........................ 21
1.5.	О чем говорит основной закон электротехники...................... 26
1.6.	Соединим резисторы последовательно и параллельно................. 27
1.7.	Как найти электрическую работу и мощность........................ 33
1.8.	Почему провод нагревается электрическим током?................... 35
1.9.	Какие беды несут короткие замыкания.............................. 37
1.10.	Как измерить ток и напряжение................................... 38
1.11.	Знакомьтесь: разветвленные электрические цепи................... 42
1.12.	В чем особенность электрического тока в жидкостях и газах....... 43
1.13.	Рассмотрим магнитное поле электрического тока................... 47
1.14.	Какие материалы называются магнитными........................... 50
1.15.	Когда в проводнике возникает электромагнитная индукция.......... 52
1.16.	Полезны или вредны индукционные токи?........................... 56
1.17.	Как работает трансформатор...................................... 57
1.18.	Как устроен и работает электродвигатель постоянного тока........ 61
1.19.	Как устроен и работает асинхронный электродвигатель............. 65
1.20.	Знакомьтесь: электрическое поле и электростатическая индукция..	69
1.21.	Что такое электрическая емкость, и как работаю конденсаторы..... 71
1.22.	Рассмотрим трехфазный переменный ток............................ 76
1.23.	Как повысить коэффициент мощности в цепях синусоидального тока.	81
Глава 2. Радиолюбители, знакомьтесь: электроника.......................... 84
2.1.	Первые шаги в электронику........................................ 84
2.2.	Рассмотрим основные свойства полупроводников..................... 87
2.3.	Полупроводниковые резисторы....................................   89
2.4.	Полупроводниковые диоды.......................................... 89
2.5.	Транзисторы...................................................... 92
2.6.	Тиристоры........................................................ 99
2.7.	Оптоэлектронные приборы......................................... 101
2.8.	Интегральные микросхемы......................................... 101
2.9.	Обозначение полупроводниковых приборов.......................... 102
2.10.	Приборы и устройства индикации................................. 103
2.11.	Электронные усилители.......................................... 108
2.12.	Электронные генераторы......................................... 116
2.13.	Логические устройства.......................................... 121
2.14.	Цифровые устройства.........................................   124
2.15.	Преобразовательные устройства................................. 135
2.16.	Электрические датчики......................................... 147
Глава 3.	Радиолюбителям о микропроцессорных системах.................... 156
3.1.	Цифровая информация............................................ 156
3.2.	Структура микропроцессорной системы............................ 159
3.3.	Микропроцессоры................................................ 160
3.4.	Устройства памяти.............................................. 163
3.5.	Алгоритм работы микропроцессорной системы...................... 167
3.6.	Интерфейсы..................................................... 170
3.7.	Микроконтроллеры............................................... 176
3.8.	Языки программирования......................................... 179
3.9.	Применение микропроцессорных систем в электротехнике........... 183
Глава 4.	Берем в руки паяльник.......................................... 188
4.1.	Что такое пайка?............................................... 188
4.2.	Оборудуем рабочее место радиолюбителя.......................... 190
4.3.	Паяльник или паяльная станция?................................. 193
4.4.	Подготовка нового паяльника к работе........................... 202
4.5.	Ремонт стержневого паяльника................................... 205
4.6.	Выбираем и правильно используем припой......................... 207
4.7.	Выбираем и правильно используем флюс........................... 212
4.8.	Меры безопасности для радиолюбителя............................ 219
4.9.	Научимся правильно паять....................................... 223
4.10.	Соединение различных металлов................................. 234
4Л1. Радиолюбительские конструкции
для регулировки температуры жала паяльника..................... 257
4.12.	Полезные конструкции для эффективной пайки.................... 267
Глава 5. Полезные радиолюбительские самоделки........................... 270
5.1.	Изготовление печатных плат с помощью компьютера................ 270
5.2.	Логические микросхемы: от теории к практике.................... 274
5.3.	Примеры практического применения микросхемы К155ЛАЗ............ 280
5.4.	Как подключить нагрузку к блоку управления на микросхемах...'.. 298
5.5.	Простой логический пробник..................................... 303
5.6.	Индикаторы и сигнализаторы на регулируемом стабилитроне TL431 . 307
5.7.	Простой терморегулятор......................................... 312
5.8.	Повышающий регулятор мощности для паяльника.................... 314
5.9.	Простой регулятор мощности для плавного включения ламп,
собранный на микросхеме КР1182ПМ1.................................. 316
5.10.	Схема плавного запуска трехфазного двигателя,
выполненная на базе микросхем КР1182ПМ1 ........................... 319
5.11.	Простой преобразователь 12 В в 220 В 50 Гц.................... 325
5.12.	Ступенчатый регулятор напряжения,
поддерживающий сетевое напряжение в пределах 190—242 В............. 328
5.13.	Устройство защиты от превышения напряжения.................... 332
5.14.	Мощный преобразователь напряжения автомобильного аккумулятора в
переменное напряжение 220 В......................................... 333
5.15.	Преобразователь напряжения 12/220 В, 50 Гц.................... 335
Глава б.	Радиолюбительские измерения при поиске неисправностей......... 337
6.1.	С чего начинать поиск неисправностей.......................... 337
6.2.	Измерение электрических величин............................... 341
6.3.	Как использовать универсальные измерительные приборы.......... 345
6.4.	Простейшие способы проверки исправности электронных компонентов.. 348
6.5.	Испытания компонентов
с использованием универсальных измерительных приборов.......... 353
6.6.	Генераторы сигналов сложной формы............................. 361
6.7.	Частотомеры................................................... 366
6.8.	Осциллографы.................................................. 369
Глава 7.	Читаем и рисуем электрические схемы........................... 372
Глава 8.	Интернет для радиолюбителей................................... 376
Справочники по электронным компонентам в сети Интернет.................. 379
Список литературы....................................................... 381
Список ресурсов Интернет................................................ 382
ГЛАВА 1
РАДИОЛЮБИТЕЛИ, ЗНАКОМЬТЕСЬ:
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
Простейшиеэлектрическиеи магнитные явления известны
с глубокой древности. Близ города Магнесия в Малой Азии
были найдены удивительные камни (по месту нахождения
их назвали магнитными, или магнитами), которые притя-
гивали железо. Кроме того, древние греки обнаружили, что
кусочек янтаря (по-гречески янтарь— elektron), потер-
тый о шерсть, мог поднимать маленькие клочки папируса.
Именно словам «магнит» и «электрон» обязаны своим про-
исхождением термины «магнетизм» и «электричество».
1.1. Из каких элементов состоит
электрическая цепь
Состав электрической цепи
Простейшая электрическая цепь состоит из источника (гальвани-
ческого элемента, аккумулятора, генератора и т. п.), потребителей или
приемников электрической энергии (ламп накаливания, электрона-
гревательных приборов, электродвигателей и т. п.) и соединительных
проводов, соединяющих зажимы источника напряжения с зажимами
потребителя (рис. 1.1).
Источник
электрической Е
энергии
Рис. 1.1. Схема электрической цепи
Глава 1. Радиолюбители, знакомьтесь: электротехника
7
Это полезно запомнить.
Электрическая цепь— совокупность соединенных между собой
источников электрической энергии, приемников и соединяющих их
проводов (линия передачи).
Электрическая цепь делится на внутреннюю и внешнюю части. К
внутренней части электрической цепи относится сам источник элек-
трической энергии. Во внешнюю часть цепи входят соединительные
провода, потребители, рубильники, выключатели, электроизмери-
тельные приборы, т. е. все то, что присоединено к зажимам источника
электрической энергии.
И Это интересно знать.
Электрический ток может протекать только по замкнутой элек-
трической цепи. Разрыв цепи в любом месте вызывает прекраще-
ние электрического тока.
Виды электрической цепи:
♦	электрические цепи постоянного, в которых ток не меняет сво-
его направления, т. е. полярность источников ЭДС в которых по-
стоянна.
♦	электрические цепи переменного тока, в которых протекает
ток, который изменяется во времени.
Элементы электрической цепи
Источники питания цепи — это гальванические элементы, элек-
трические аккумуляторы, электромеханические генераторы, термоэ-
лектрические генераторы, фотоэлементы и др. В современной технике
в качестве источников энергии применяют главным образом электри-
ческие генераторы. Все источники питания имеют внутреннее сопро-
тивление, значение которого невелико по сравнению с сопротивле-
нием других элементов электрической цепи.
Электроприемниками постоянного тока являются электродвига-
тели, преобразующие электрическую энергию в механическую, нагре-
вательные и осветительные приборы, электролизные установки и др.
В качестве вспомогательного оборудования в электрическую цепь
входят аппараты для включения и отключения (например, рубиль-
ники), приборы для измерения электрических величин (например,
8
Энциклопедия начинающего радиолюбителя
амперметры и вольтметры), аппараты защиты (например, плавкие
предохранители).
Это интересно знать.
I	Все электроприемники характеризуются электрическими параме-
трами, среди которых основные— напряжение и мощность. Для
нормальной работы электроприемника на его зажимах необходимо
поддерживать номинальное напряжение.
Виды элементов электрической цепи
Элементы электрической цепи делятся на активные и пассивные:
♦	к активным элементам электрической цепи относятся те, в ко-
торых индуцируется ЭДС (источники ЭДС, электродвигатели,
аккумуляторы в процессе зарядки и т. п.);
♦	к пассивным элементам относятся электроприемники и соеди-
нительные провода.
Элементы электрической цепи, обладающие электрическим сопро-
тивлением, характеризуются так называемой вольтамперной харак-
теристикой.
Это полезно запомнить.
Вольтамперная характеристика — это зависимостью напряже-
ния на зажимах элемента от тока в нем или зависимостью тока в
элементе от напряжения на его зажимах.
Если сопротивление элемента постоянно при любом значении тока
в нем и любом значении приложенного к нему напряжения, то воль-
тамперная характеристика прямая линия и такой элемент называется
линейным элементом.
Электрическая цепь, электрическое сопротивление участков кото-
рой не зависит от значений и направлений токов и напряжений в
цепи, называется линейной электрической цепью. Такая цепь состоит
только из линейных элементов, а ее состояние описывается линей-
ными алгебраическими уравнениями.
Если сопротивление элемента цепи существенно зависит от тока
или напряжения, то вольтамперная характеристика носит нелиней-
ный характер, а такой элемент называется нелинейным элементом.
Глава 1. Радиолюбители, знакомьтесь: электротехника
9
Электрическая цепь, электрическое сопротивление хотя бы одного
из участков которой зависит от значений или от направлений токов и
напряжений в этом участке цепи, называется нелинейной электриче-
ской цепью. Такая цепь содержит хотя бы один нелинейный элемент.
1.2.	Чем отличаются разность потенциалов,
электродвижущая сила и напряжение
Разность потенциалов
Известно, что одно тело можно нагреть больше, а другое меньше.
Степень нагрева тела называется его температурой. Подобно этому,
одно тело можно наэлектризовать больше другого. Степень электриза-
ции тела характеризует величину, называемую электрическим потен-
циалом или просто потенциалом тела.
Что значит наэлектризовать тело? Это значит сообщить ему элек-
трический заряд, т. е. прибавить к нему некоторое количество элек-
тронов. Если мы тело заряжаем отрицательно, или отнять их от него,
если мы тело заряжаем положительно. В том и другом случае тело
будет обладать определенной степенью электризации, т. е. тем или
иным потенциалом, причем тело, заряженное положительно, обладает
положительным потенциалом, а тело, заряженное отрицательно, —
отрицательным потенциалом.
Это полезно запомнить.
Разность уровней электрических зарядов двух тел принято назы-
вать разностью электрических потенциалов или просто разно-
стью потенциалов.
И Это интересно знать.
Разность потенциалов существует также между двумя такими
телами, одно из которых заряжено, а другое не имеет заряда. Так,
например, если какое-либо тело, изолированное от земли, имеет
некоторый потенциал, то разность потенциалов между ним и зем-
лей (потенциал которой принято считать равным нулю) численно
равна потенциалу этого тела.
10
Энциклопедия начинающего радиолюбителя
Итак, если два тела заряжены таким образом, что потенциалы их нео-
динаковы, между ними неизбежно существует разность потенциалов.
Всем известное явление электризации расчески при трении ее о
волосы есть не что иное, как создание разности потенциалов между
расческой и волосами человека. Действительно, при трении расчески
о волосы часть электронов переходит на расческу, заряжая ее отрица-
тельно. Волосы же, потеряв часть электронов, заряжаются в той же сте-
пени, что и расческа, но положительно. Созданная таким образом раз-
ность потенциалов может быть сведена к нулю прикосновением расчески
к волосам. Этот обратный переход электронов легко обнаруживается на
слух, если наэлектризованную расческу приблизить к уху. Характерное
потрескивание будет свидетельствовать о происходящем разряде.
Говоря выше о разности потенциалов, мы имели в виду два заря-
женных тела, однако разность потенциалов можно получить и между
различными частями (точками) одного и того же тела.
Так, например, рассмотрим, что произойдет в куске медной прово-
локи, если под действием какой-либо внешней силы нам удастся сво-
бодные электроны, находящиеся в проволоке, переместить к одному
концу ее. Очевидно, на другом конце проволоки получится недостаток
электронов, и тогда между концами проволоки возникнет разность
потенциалов.
Стоит нам прекратить действие внешней силы, как электроны тот-
час же, в силу притяжения разноименных зарядов, устремятся к концу
проволоки, заряженному положительно, т. е. к месту, где их недостает,
и в проволоке вновь наступит электрическое равновесие.
Электродвижущая сила и напряжение
Для поддержания электрического тока в проводнике необходим
какой-то внешний источник энергии, который все время поддерживал
бы разность потенциалов на концах этого проводника.
Такими источниками энергии служат так называемые источники
электрического тока, обладающие определенной электродвижущей
силой, которая создает и длительное время поддерживает разность
потенциалов на концах проводника.
'' Это полезно запомнить.
Электродвижущая сила (сокращенно ЭДС) обозначается буквой Е.
Единицей измерения ЭДС служит вольт.
Глава 1. Радиолюбители, знакомьтесь: электротехника
11
У нас в стране вольт сокращенно обозначается буквой «В», а в меж-
дународном обозначении — буквой «V».
Итак, чтобы получить непрерывное течение электрического тока,
нужна электродвижущая сила, т. е. нужен источник электрического
тока.
Первым таким источником тока был так называемый «вольтов
столб», который состоял из ряда медных и цинковых кружков, про-
ложенных кожей, смоченной в подкисленной воде. Таким образом,
одним из способов получения электродвижущей силы является хими-
ческое взаимодействие некоторых веществ, в результате чего хими-
ческая энергия превращается в энергию электрическую. Источники
тока, в которых таким путем создается электродвижущая сила, назы-
ваются химическими источниками тока.
В настоящее время химические источники тока — гальванические
элементы и аккумуляторы — широко применяются в электротехнике
и электроэнергетике.
Другим основным источником тока, получившим широкое рас-
пространение во всех областях электротехники и электроэнергетики,
являются генераторы.
Генераторы устанавливаются на электрических станциях и служат
источником тока для питания электроэнергией промышленных пред-
приятий, электрического освещения городов, электрических желез-
ных дорог, трамвая, метро, троллейбусов.
Как у химических источников электрического тока (элементов и
аккумуляторов), так и у генераторов, действие электродвижущей
силы совершенно одинаково. Оно заключается в том, что ЭДС создает
на зажимах источника тока разность потенциалов и поддерживает ее
длительное время.
Эти зажимы называются полюсами источника тока. Один полюс
источника тока испытывает всегда недостаток электронов и, следова-
тельно, обладает положительным зарядом, другой полюс испытывает
избыток электронов и, следовательно, обладает отрицательным заря-
дом.
Соответственно этому один полюс источника тока называется
положительным (+), другой — отрицательным (-).
Источники тока служат для питания электрическим током различ-
ных приборов — потребителей тока. Потребители тока при помощи
проводников соединяются с полюсами источника тока, образуя зам-
кнутую электрическую цепь.
12
Энциклопедия начинающего радиолюбителя
Это полезно запомнить.
Разность потенциалов, которая устанавливается между полю-
сами источника тока при замкнутой электрической цепи, называ-
ется напряжением и обозначается буквой U.
Единицей измерения напряжения, так же как и ЭДС, служит вольт.
Если, например, надо записать, что напряжение источника тока равйо
12 вольтам, то пишут: U = 12 В. Для измерения ЭДС или напряжения
применяется прибор, называемый вольтметром.
Чтобы измерить ЭДС или напряжение источника тока, надо воль-
тметр подключить непосредственно к его полюсам. При этом если
электрическая цепь разомкнута, то вольтметр покажет ЭДС источ-
ника тока. Если же замкнуть цепь, то вольтметр уже покажет не ЭДС,
а напряжение на зажимах источника тока.
Это интересно знать.
ЭДС, развиваемая источником тока, всегда больше напряжения на
л-т	его зажимах.
1.3.	Начинаем изучать электрический ток
Что такое электрический ток
Это полезно запомнить.
Электрический ток—направленное движение электрически заря-
женных частиц под воздействием электрического поля.
Движущимися частицами могут являться:
♦	в проводниках — электроны;
♦	в электролитах — ионы (катионы и анионы);
♦	в полупроводниках— электроны и, так называемые, «дырки»
(«электронно-дырочная проводимость»).
Также существует «ток смещения», протекание которого обуслов-
лено процессом заряда емкости, т. е. изменением разности потенциа-
лов между обкладками. Между обкладками никакого движения частиц
не происходит, но ток через конденсатор протекает.
Глава 1. Радиолюбители, знакомьтесь: электротехника
13
Ток характеризуется силой тока, которая в системе СИ измеряется
в амперах (А), и плотностью тока, которая в системе СИ измеряется в
амперах на квадратный метр. Один ампер соответствует перемеще-
нию через поперечное сечение проводника в течение одной секунды
(с) заряда электричества величиной в один кулон (Кл):
1 А = 1 Кл/1 с.
В общем случае, обозначив ток буквой i, а заряд q, получим:
i = dq/dt.
Величина, равная отношению тока к площади поперечного сечения
S, называется плотностью тока (обозначается 6):
6 = I/S.
При этом предполагается, что ток равномерно распределен по сечению
проводника. Плотность тока в проводах обычно измеряется в А/мм2.
Это интересно знать.
За направление тока принимается направление, в котором пере-
мещаются положительно заряженные частицы, т. е. направление,
противоположное перемещению электронов.
Для установившихся режимов различают два вида токов: постоян-
ный и переменный.
Это полезно запомнить.
Постоянным называют ток, который может изменяться по вели-
чине, но не изменяет своего знака сколь угодно долгое время.
Переменным называют ток, который периодически изменяется
как по величине, так и по знаку (направлению).
Переменный ток
Скорость изменения переменного тока характеризуется его часто-
той, определяемой как число полных повторяющихся колебаний в
единицу времени. Частота обозначается буквой f и измеряется в гер-
цах (Гц). Так, частота тока в сети 50 Гц соответствует 50 полным коле-
баниям в секунду.
14
Энциклопедия начинающего радиолюбителя
Угловая частота ш — скорость изменения тока в радианах в секунду
и связана с частотой простым соотношением:
со = 2nf.
Это интересно знать.
Прописной буквой I обозначают установившиеся (фиксированные)
значения постоянного и переменного токов. Неустановившиеся
(мгновенные) значения обозначают малой буквой i.
Переменные токи подразделяют на синусоидальные и несинусои-
дальные. Синусоидальным называют ток, изменяющийся по гармо-
ническому закону:
i = I, sina)t,
m	’
где Im — амплитудное (наибольшее) значение тока, А.
Под переменным током также подразумевают ток в обычных одно-
и трехфазных сетях. В этом случае параметры переменного тока изме-
няются по гармоническому закону.
Чтобы вызвать в цепи такой ток, используются источники пере-
менного тока, создающие переменную ЭДС, периодически изменяю-
щуюся по величине и направлению. Такие источники называются
генераторами переменного тока.
На рис. 1.2 показана схема устройства (модель) простейшего гене-
ратора переменного тока.
Прямоугольная рамка, изготовленная из медной проволоки, укре-
плена на оси. При помощи ременной передачи вращается в поле магнита.
Концы рамки припаяны к медным контактным кольцам, которые, вра-
щаясь вместе с рамкой, скользят по
контактным пластинам (щеткам).
Ременная
передача
Рис. 1.2. Схема простейшего
генератора переменного тока
Предположим, что магнит соз-
дает между своими полюсами
равномерное магнитное поле, т. е.
такое, в котором плотность магнит-
ных силовых линий в любой части
поля одинаковая. Вращаясь, рамка
пересекает силовые линии магнит-
ного поля, и в каждой из ее сторон
а и б индуктируются ЭДС.
Глава 1. Радиолюбители, знакомьтесь: электротехника
15
В любой момент времени ЭДС, возникающая в стороне а, противо-
положна по направлению ЭДС, возникающей в стороне б. Но в рамке
обе ЭДС действуют согласно и в сумме составляют общую ЭДС, т. е.
индуктируемую всей рамкой.
При этом с каждым оборотом рамки направление общей ЭДС изме-
няется в ней на обратное. Ведь каждая из рабочих сторон рамки за
один оборот проходит под разными полюсами магнита.
Величина ЭДС, индуктируемой в рамке, также изменяется, так как
изменяется скорость, с которой стороны рамки пересекают силовые
линии магнитного поля. Действительно, в то время, когда рамка под-
ходит к своему вертикальному положению и проходит его, скорость
пересечения силовых линий сторонами рамки бывает наибольшей.
При этом в рамке индуктируется наибольшая ЭДС. В те моменты вре-
мени, когда рамка проходит свое горизонтальное положение, ее сто-
роны как бы скользят вдоль магнитных силовых линий, не пересекая
их, и ЭДС не индуктируется.
Таким образом, при равномерном вращении рамки в ней будет
индуктироваться ЭДС, периодически изменяющаяся как по величине,
так и по направлению.
Используя явление электромагнитной индукции, можно получить
переменную ЭДС и, следовательно, переменный ток.
Переменный ток для промышленных целей и для освещения выра-
батывается мощными генераторами, приводимыми во вращение
паровыми или водяными турбинами и двигателями внутреннего сго-
рания.
Графическое изображение постоянного и переменного токов
Графический метод дает возможность наглядно представить про-
цесс изменения той или иной переменной величины в зависимости
от времени.
Построение графиков переменных величин, меняющихся с тече-
нием времени, начинают с построения двух взаимно перпендикуляр-
ных линий, называемых осями графика. Затем на горизонтальной оси
в определенном масштабе откладывают отрезки времени, а на верти-
кальной, также в некотором масштабе, — значения той величины, гра-
фик которой собираются построить (ЭДС, напряжения или тока).
На рис. 1.3 графически изображены постоянный и переменный
токи. В данном случае мы откладываем значения тока. Причем вверх
16
Энциклопедия начинающего радиолюбителя
Рис. 1.3. Графическое изображение тока:
а — постоянного тока; б—переменного тока
по вертикали от точки пересечения осей «О» откладываются значения
тока одного направления, которое принято называть положительным,
а вниз от этой точки — противоположного направления, которое при-
нято называть отрицательным.
Сама точка «О» служит одновременно началом отсчета значений
тока (по вертикали вниз и вверх) и времени (по горизонтали вправо).
На рис. 1.3, а показано графическим изображением постоянного тока
величиной 50 мА.
Построение графика переменной ЭДС
На рис. 1.4 в верхней части показана рамка, вращающаяся в маг-
нитном поле, а внизу дано графическое изображение возникающей
переменной ЭДС.
Рис. 1.4. Построение графика переменной ЭДС
Глава 1. Радиолюбители, знакомьтесь: электротехника
Начнем равномерно вращать рамку по часовой стрелке и
дим за ходом изменения в ней ЭДС, приняв за начальный
горизонтальное положение рамки.
В этот начальный момент ЭДС будет равна нулю, так как стороны
рамки не пересекают магнитных силовых линий. На графике это нулевое
значение ЭДС, соответствующее моменту t = 0, изобразится точкой 1.
При дальнейшем вращении рамки в ней начнет появляться ЭДС
и будет возрастать по величине до тех пор, пока рамка не достигнет
своего вертикального положения. На графике это возрастание ЭДС
изобразится плавной поднимающейся вверх кривой, которая дости-
гает своей вершины (точка 2).
По мере приближения рамки к горизонтальному положению ЭДС
в ней -будет убывать и упадет до нуля. На графике это изобразится
спадающей плавной кривой.
Следовательно, за время, соответствующее половине оборота
рамки, ЭДС в ней успела возрасти от нуля до наибольшей величины и
вновь уменьшиться до нуля (точка 3).
При дальнейшем вращении рамки в ней вновь возникнет ЭДС и
будет постепенно возрастать по величине, однако направление ее уже
изменится на обратное.
График учитывает изменение направления ЭДС тем, что кривая,
изображающая ЭДС, пересекает ось времени и располагается теперь
ниже этой оси. ЭДС возрастает опять-таки до тех пор, пока рамка не
займет вертикальное положение. Затем начнется убывание ЭДС, и
величина ее станет равной нулю, когда рамка вернется в свое перво-
начальное положение, совершив один полный оборот. На графике это
выразится тем, что кривая ЭДС, достигнув в обратном направлении
своей вершины (точка 4), встретится затем с осью времени (точка 5).
На этом заканчивается один цикл изменения ЭДС. Но если продол-
жать вращение рамки, то начинается второй цикл, в точности повто-
ряющий первый. За ним, в свою очередь, последует третий. И так до
тех пор, пока мы не остановим вращение рамки.
Сделаем вывод.
За каждый оборот рамки ЭДС, возникающая в ней, совершает пол-
ный цикл своего изменения.
18
Энциклопедия начинающего радиолюбителя
Полученная нами волнообразная кривая называется синусоидой, а
ток, ЭДС или напряжение, изменяющиеся по такому закону, называ-
ются синусоидальными.
Сама кривая названа синусоидой потому, что она является графи-
ческим изображением переменной тригонометрической величины,
называемой синусом.
' .	Это интересно знать.
Синусоидальный характер изменения тока — самый распростра-
ненный в электротехнике, поэтому, говоря о переменном токе, в
большинстве случаев имеют в виду синусоидальный ток.
Параметры переменного тока
Переменный ток характеризуется двумя параметрами — периодом
и амплитудой, зная которые мы можем судить, какой это переменный
ток, и построить график тока (рис. 1.5).
Это полезно запомнить.
Промежуток времени, на протяжении которого совершается пол-
ный цикл изменения тока, называется периодом. Период обозна-
чается буквой Т и измеряется в секундах. Промежуток времени, на
протяжении которого совершается половина полного цикла изме-
нения тока, называется полупериодом.
Рис. 1.5. Кривая синусоидального тока
Глава 1. Радиолюбители, знакомьтесь: электротехника
19
Следовательно, период изменения тока (ЭДС или напряжения)
состоит из двух полупериодов. Совершенно очевидно, что все пери-
оды одного и того же переменного тока равны между собой.
Как видно из графика (рис. 1.5), в течение одного периода своего
изменения ток достигает дважды максимального значения.
Это полезно запомнить.
Максимальное значение переменного тока (ЭДС или напряжения)
называется его амплитудой или амплитудным значением тока.
Im, Em и Um — общепринятые обозначения амплитуд тока, ЭДС и
напряжения. Мы, прежде всего, обратили внимание на амплитудное
значение тока, однако, как это видно из графика, существует бесчислен-
ное множество промежуточных его значений, меньших амплитудного.
Это полезно запомнить.
Значение переменного тока (ЭДС, напряжения), соответствующее
любому выбранному моменту времени, называется его мгновен-
ным значением.
i, е и и — общепринятые обозначения мгновенных значений тока,
ЭДС и напряжения.
Чтобы определить частоту переменного тока, т. е. узнать, сколько
периодов своего изменения ток совершил в течение 1 секунды, необ-
ходимо 1 секунду разделить на время одного периода:
f = 1/Т.
Зная частоту переменного тока, можно определить период:
Т = 1/f.
Если мы имеем переменный ток, частота изменения которого равна 1
герцу, то период такого тока будет равен 1 секунде. И, наоборот, если период
изменения тока равен 1 секунде, то частота такого тока равна 1 герцу.
Действующие значения тока и напряжения
Переменный синусоидальный ток в течение периода имеет различ-
ные мгновенные значения. Естественно поставить вопрос, какое же
значение тока будет измеряться амперметром, включенным в цепь?
20
Энциклопедия начинающего радиолюбителя
При расчетах цепей переменного тока, а также при электрических
измерениях неудобно пользоваться мгновенными или амплитудными
значениями токов и напряжений, а их средние значения за период
равны нулю. Кроме того, об электрическом эффекте периодически
изменяющегося тока (о количестве выделенной теплоты, о совершен-
ной работе и т. д.) нельзя судить по амплитуде этого тока.
Наиболее удобным оказалось введение понятий, так называемых
действующих значений тока и напряжения. В основу этих понятий
положено тепловое (или механическое) действие тока, не зависящее
от его направления.
Это полезно запомнить.
Действующее значение переменного тока —это значение посто-
янного тока, при котором за период переменного тока в проводнике
выделяется столько же теплоты, сколько и при переменном токе.
Действующее значение тока определяется из зависимости:
I =	
Аналогично зависимость между действующим и амплитудным зна-
чениями для напряжения U и Е имеет вид:
и = U./J2;
Е = Е,/Л;
I = UV2-
Действующие значения переменных величин обозначаются про-
писными буквами без индексов (I, U, Е).
Это интересно знать.
Электроизмерительные приборы (амперметры, вольтметры),
включенные в цепь переменного тока, показывают действующие
значения тока или напряжения.
Глава 1. Радиолюбители, знакомьтесь: электротехника
21
1.4. Какие они, проводники электрического тока
Понятие об электрическом сопротивлении и проводимости
Любое тело, по которому протекает электрический ток, оказывает
ему определенное сопротивление.
Это полезно запомнить.
Свойство материала проводника препятствовать прохождению
через него электрического тока называется электрическим сопро-
тивлением.
Электронная теория так объясняет сущность электрического
сопротивления металлических проводников. Свободные электроны
при движении по проводнику бесчисленное количество раз встречают
на своем пути атомы и другие электроны и, взаимодействуя с ними,
неизбежно теряют часть своей энергии. Электроны испытывают как
бы сопротивление своему движению. Различные металлические про-
водники, имеющие различное атомное строение, оказывают различ-
ное сопротивление электрическому току.
Точно тем же объясняется сопротивление жидких проводников и
газов прохождению электрического тока. Однако не следует забывать,
что в этих веществах не электроны, а заряженные частицы молекул
встречают сопротивление при своем движении.
Сопротивление обозначается латинскими буквами R или г. За еди-
ницу электрического сопротивления принят (Ом). Если, например,
электрическое сопротивление проводника составляет 4 Ом, то запи-
сывается это так:
R = 4 Ом или г = 4 Ом.
Для измерения сопротивлений большой величины принята еди-
ница, называемая мегомом. Один мегом равен одному миллиону ом.
Это интересно знать.
Чем больше сопротивление проводника, тем хуже он проводит
электрический ток, и, наоборот, чем меньше сопротивление про-
водника, тем легче электрическому току пройти через этот про-
водник.
22
Энциклопедия начинающего радиолюбителя
Следовательно, для характеристики проводника (с точки зрения
прохождения через него электрического тока) можно рассматривать
не только его сопротивление, но и величину, обратную сопротивле-
нию и называемую, проводимостью.
Это полезно запомнить.
Электрической проводимостью называется способность мате-
риала пропускать через себя электрический ток.
Так как проводимость есть величина, обратная сопротивлению, то и
выражается она как 1/R, обозначается проводимость латинской буквой g.
Влияние материала проводника, его размеров и окружающей
температуры на величину электрического сопротивления
Сопротивление различных проводников зависит от материала,
из которого они изготовлены. Для характеристики электрического
сопротивления различных материалов введено понятие так называе-
мого удельного сопротивления.
Это полезно запомнить.
Удельным сопротивлением р называется сопротивление прово-
дника длиной 1 м и площадью поперечного сечения 1 мм2.
Удельное сопротивление обозначается буквой греческого алфавита
р. Каждый материал, из которого изготовляется проводник, обладает
своим удельным сопротивлением.
Например, удельное сопротивление меди равно 0,0175, т. е. медный
проводник длиной 1 м и сечением 1 мм2 обладает сопротивлением
0,0175 Ом. Удельное сопротивление алюминия равно 0,029, удельное
сопротивление железа — 0,135, удельное сопротивление нихрома — 1.
Это интересно знать.
Сопротивление проводника прямо пропорционально его длине, т. е.
чем длиннее проводник, тем больше его электрическое сопротив-
ление.
Сопротивление проводника обратно пропорционально площади
его поперечного сечения, т. е. чем толще проводник, тем его сопро-
Глава 1. Радиолюбители, знакомьтесь: электротехника
23
тивление меньше, и, наоборот, чем тоньше проводник, тем его сопро-
тивление больше.
Чтобы лучше понять эту зависимость, представьте себе две пары сооб-
щающихся сосудов, причем у одной пары сосудов соединяющая трубка
тонкая, а у другой — толстая. Ясно, что при заполнении водой одного
из сосудов (каждой пары) переход жидкости в другой сосуд по толстой
трубке произойдет гораздо быстрее, чем по тонкой. Ведь толстая трубка
окажет меньшее сопротивление течению воды. Точно так же и электри-
ческому току легче пройти по толстому проводнику, чем по тонкому. Т. е.
первый оказывает ему меньшее сопротивление, чем второй.
Электрическое сопротивление проводника равно удельному сопро-
тивлению материала, из которого этот проводник сделан, умножен-
ному на длину проводника и деленному на площадь поперечного сече-
ния проводника:
R = pZ/S,
где R — сопротивление проводника, Ом;
I — длина в проводника в м;
S — площадь поперечного сечения проводника, мм2.
Площадь поперечного сечения круглого проводника вычисляется
по формуле:
S = nd2/4.
где л — постоянная величина, равная 3,14;
d — диаметр проводника.
А так определяется длина проводника:
I = SR/p.
Эта формула дает возможность определить длину проводника, его
сечение и удельное сопротивление, если известны остальные вели-
чины, входящие в формулу.
Если же необходимо определить площадь поперечного сечения
проводника, то формулу приводят к следующему виду:
S = p//R.
Преобразуя туже формулу и решив равенство относительно р, най-
дем удельное сопротивление проводника:
р = RS//.
24
Энциклопедия начинающего радиолюбителя
Последней формулой приходится пользоваться в тех случаях, когда
известны сопротивление и размеры проводника, а его материал неиз-
вестен и трудноопределим по внешнему виду. Для этого надо опреде-
лить удельное сопротивление проводника и, пользуясь справочниками,
найти материал, обладающий таким удельным сопротивлением.
Еще одной причиной, влияющей на сопротивление проводников,
является температура.
Это интересно знать.
Установлено, что с повышением температуры сопротивление
металлических проводников возрастает, а с понижением уменьша-
ется.
Это увеличение или уменьшение сопротивления для проводников
из чистых металлов почти одинаково и в среднем равно 0,4% на 1 °C.
Сопротивление жидких проводников и угля с увеличением темпера-
туры уменьшается.
Электронная теория строения вещества дает следующее объясне-
ние увеличению сопротивления металлических проводников с повы-
шением температуры. При нагревании проводник получает тепловую
энергию, которая неизбежно передается всем атомам вещества, в
результате чего возрастает интенсивность их движения.
Возросшее движение атомов создает большее сопротивление
направленному движению свободных электронов, отчего и возрас-
тает сопротивление проводника. С понижением же температуры соз-
даются лучшие условия для направленного движения электронов, и
сопротивление проводника уменьшается. Этим объясняется интерес-
ное явление — сверхпроводимость металлов.
Сверхпроводимость, т. е. уменьшение сопротивления металлов до
нуля, наступает при огромной отрицательной температуре -273 °C,
называемой абсолютным нулем. При температуре абсолютного нуля
атомы металла как бы застывают на месте, совершенно не препятствуя
движению электронов.
Удельное сопротивление металлов при нагревании увеличивается в
результате увеличения скорости движения атомов в материале прово-
дника с возрастанием температуры. Удельное сопротивление электро-
литов и угля при нагревании, наоборот, уменьшается, так как у этих
материалов, кроме увеличения скорости движения атомов и молекул,
возрастает число свободных электронов и ионов в единице объема.
Глава 1. Радиолюбители, знакомьтесь: электротехника
25
Некоторые сплавы, обладающие большим удельным сопротив-
лением, чем составляющие их металлы, почти не меняют удельного
сопротивления с нагревом (константан, манганин и др.).
Это полезно запомнить.
Величина, показывающая относительное увеличение сопротивления
при нагреве материала на 1 ° (или уменьшение при охлаждении на 1 °),
называется температурным коэффициентом сопротивления.
Если температурный коэффициент обозначить через а, удельное
сопротивление при to = 20 °C через р0, то при нагреве материала до
температуры tj его удельное сопротивление:
Pi = Ро + aPo(ti - to) = PoU + <a(ti " U)
и соответственно
R1 = R0(l + (a(tj -10)).
Температурный коэффициент a для меди, алюминия, воль-
фрама равен 0,004 град-1. Поэтому при нагреве на 100°С их сопро-
тивление возрастает на 40%. Для железа a = 0,006 град-1, для латуни
a = 0,002 град-1, для нихрома a = 0,0002 град-1, для константана
a = 0,00001 град-1.
Это интересно знать.
Уголь и электролиты имеют отрицательный температурный
коэффициент сопротивления.
Температурный коэффициент для большинства электролитов
равен примерно 0,02 град-1.
Свойство проводников изменять свое сопротивления в зависимости
от температуры используется в термометрах сопротивления. Измеряя
сопротивление, определяют расчетным путем окружающую температуру.
Константан, манганин и другие сплавы, имеющие очень небольшой тем-
пературный коэффициент сопротивления, применяют для изготовления
шунтов и добавочных сопротивлений к измерительным приборам.
Задачка 1. Как изменится сопротивление Ro железной проволоки
при нагреве ее на 520 °C?
26
Энциклопедия начинающего радиолюбителя
Температурный коэффициент а железа 0,006 1/град. По формуле
R, = Ro + Roa(t] - ^ = Ro + Ro х 0,006(520 - 20) = 4Ro»
то есть сопротивление железной проволоки при нагреве ее на 520 °C
возрастет в 4 раза.
Задачка 2. Алюминиевые провода при температуре -20 °C имеют
сопротивление 5 Ом. Необходимо определить их сопротивление при
температуре 30°С.
Решение R2 = Rj - aR/t2 - tt) = 5 + 0,004 x 5(30 - (-20)) = 6 Ом.
Это интересно знать.
Свойство материалов изменять свое электрическое сопротивление
при нагреве или охлаждении используется для измерения температур.
1.5.0 чем говорит основной закон электротехники
По-видимому, наиболее важным законом в электротехнике явля-
ется закон Ома. Этот закон отражает связь, которая существует между
током, напряжением и сопротивлением в электрической или электрон-
ной цепи. Источник напряжения подключается к сопротивлению, что
вызывает протекание через него тока. Величина тока определяется
величиной приложенного напряжения и величиной сопротивления.
Закон Ома.
На участке цепи ток прямо пропорционален напряжению и обратно
пропорционален сопротивлению.
Эта связь выражается формулой:
I = U/R.
Основная формула закона Ома может быть преобразована алге-
браически, так что можно определять или напряжение, или сопро-
тивление:
U = I • R или R = U/I.
Для выполнения расчетов в соответствии с законом Ома необ-
ходимо знать две величины из трех. Величины тока, напряжения
Глава 1. Радиолюбители, знакомьтесь: электротехника
27
и сопротивления могут быть получены различными способами.
Величины сопротивления резисторов могут определяться по их мар-
кировки на корпусе или цветовому коду или фактическим измерением
сопротивления резистора. Ток обычно определяется путем измере-
ния. Величину напряжения часто бывает легко определить, поскольку
напряжение подается от источника питания, выходное напряжение
которого фиксировано и известно. Если напряжение неизвестно, оно
может быть, тем не менее, измерено.
1.6. Соединим резисторы
последовательно и параллельно
Последовательное соединение резисторов
Возьмем три постоянных резистора Rp R2 и R3 и включим их в цепь
так, чтобы конец первого резистора Rj был соединен с началом второго
резистора R2, конец второго — с началом третьего R3,
а к началу первого резистора и к концу третьего под-
ведем проводники от источника тока (рис. 1.6).
Такое соединение резисторов называется последо-
вательным. Очевидно, что ток в такой цепи будет во
всех ее точках один и тот же.
Рис. 1.6.
Последовательное
соединение
сопротивлений
Есть такое правило.
При последовательном соединении резисторов общее сопротив-
ление всей цепи равно сумме сопротивлений отдельных участков:
R = R, + /?2 + /?3.
Проверим это правило на примере.
Возьмем три постоянных резисторов,
величины которых известны (напри-
мер, Rj = 10 Ом, R2 = 20 Ом и R3 = 50 Ом).
Соединим их последовательно (рис. 1.7) и
подключим к источнику тока, ЭДС кото-
рого равна 60 В (внутренним сопротивле-
нием источника тока пренебрегаем).
Рис. 1.7. Пример
последовательного соединения
трех резисторов
28
Энциклопедия начинающего радиолюбителя
Подсчитаем, какие показания должны дать приборы, включен-
ные, как показано на схеме, если замкнуть цепь. Определим внешнее
сопротивление цепи:
R = 10 + 20 + 50 = 80 Ом.
Найдем ток в цепи по закону Ома: 60/80 = 0,75 А.
Зная ток в цепи и сопротивления ее участков, определим падение
напряжения на каждое участке цепи:
Ц = 0,75 х 10 = 7,5 В, U2 = 0,75 х 20 = 15 В, U3 = 0,75 х 50 = 37,5 В.
Зная падение напряжений на участках, определим общее падение напря-
жения во внешней цепи, т. е. напряжение на зажимах источника тока:
U = 7,5 + 15 + 37,5 = 60 В.
Мы получили результат U = 60 В, т. е. несуществующее равенство
ЭДС источника тока и его напряжения. Объясняется это тем, что мы
пренебрегли внутренним сопротивлением источника тока.
Замкнув теперь ключ выключатель К, можно убедиться по прибо-
рам, что наши подсчеты примерно верны.
Параллельное соединение резисторов
Возьмем два постоянных резистора Rj и R2 (рис. 1.8) и соединим
их так, чтобы начала этих резисторов были включены в одну общую
точку о, а концы — в другую общую точку б. Соединив затем точки а
и б с источником тока, получим замкнутую электрическую цепь. Такое
соединение резисторов называется параллельным соединением.
Проследим течение тока в этой цепи. От положительного полюса
источника тока по соединительному проводнику ток дойдет до точки а.
В точке а он разветвится, так как здесь сама цепь разветвляется на две
отдельные ветви:
Рис. 1.8. Параллельное
соединение резисторов
♦	первую ветвь с сопротивлением R,;
♦	вторую — с сопротивлением R2.
Обозначим токи в этих ветвях соответ-
ственно через Ij и 12. Каждый из этих токов
пойдет по своей ветви до точки б. В этой
точке произойдет слияние токов в один
общий ток, который и придет к отрицатель-
ному полюсу источника тока.
Глава 1. Радиолюбители, знакомьтесь: электротехника
29
Таким образом, при параллельном соединении сопротивлений
получается разветвленная цепь. Посмотрим, какое же будет соотно-
шение между токами в составленной нами цепи.
Включим амперметр между положительным полюсом источника
тока (+) и точкой а (рис. 1.8) и заметим его показания. Включив затем
амперметр (показанный на рис. 1.8 пунктиром) в провод, соединяю-
щий точку б с отрицательным полюсом источника тока (-), заметим,
что прибор покажет ту же величину силы тока.
Значит, сила тока в цепи до ее разветвления (до точки а) равна
силе тока после разветвления цепи (после точки б).
Будем теперь включать амперметр поочередно в каждую ветвь
цепи, запоминая показания прибора. Пусть в первой ветви ампер-
метр покажет силу тока 1р а во второй —12. Сложив эти два показания
амперметра, мы получим суммарный ток, по величине равный току I
до разветвления (до точки а).
Сделаем вывод.
Следовательно, сила тока, протекающего до точки разветвления,
равна сумме сил токов, утекающих от этой точки.
Выражая это формулой, получим:
Это соотношение, имеющее большое практическое значение, носит
название закона разветвленной цепи. Очевидно, что напряжение в
такой цепи будет во всех ее точках один и тот же.
Рассмотрим теперь, каково будет соотношение между токами в ветвях.
Включим между точками а и б вольтметр и посмотрим, что он нам
покажет. Во-первых, вольтметр покажет напряжение источника тока,
так как он подключен, как это видно из рис. 1.8, непосредственно к
зажимам источника тока. Во-вторых, вольтметр покажет падения
напряжений Uj и U2 на сопротивлениях Rj и R2, так как он соединен с
началом и концом каждого сопротивления.
Следовательно, при параллельном соединении сопротивлений
напряжение на зажимах источника тока равно падению напряжения
на каждом сопротивлении:
U = Uj = U2,
где U — напряжение на зажимах источника тока;
30
Энциклопедия начинающего радиолюбителя
Uj — падение напряжения на сопротивлении Rt;
U2 — падение напряжения на сопротивлении R2.
Падение напряжения на участке цепи численно равно произведе-
нию силы тока, протекающего через этот участок, на сопротивление
участка U = IR.
Поэтому для каждой ветви можно написать: Ц = IjRj и U2 = I2R2, но
так как Ut = U2, то и I1R1 = I2R2.
Применяя к этому выражению правило пропорции, получим:
IA = и2/и,.
Т. е. ток в первой ветви будет во столько раз больше (или меньше)
тока во второй ветви, во сколько раз сопротивление первой ветви
меньше (или больше) сопротивления второй ветви.
Сделаем вывод.
Итак, мы пришли к важному выводу, заключающемуся в том, что
при параллельном соединении сопротивлений общий ток цепи
разветвляется на токи, обратно пропорциональные величинам
сопротивлении параллельных ветвей. Иначе говоря, чем больше
сопротивление ветви, тем меньший ток потечет через нее, и, нао-
борот, чем меньше сопротивление ветви, тем больший ток поте-
чет через эту ветвь.
Убедимся в правильности этой зависимости на следующем при-
мере. Для примера соберем схему, состоящую из двух параллельно
соединенных сопротивлений Rt и R2, подключенных к источнику тока.
Пусть Rj = 10 Ом, R2 = 20 Ом и U = 3 В.
Подсчитаем сначала, что покажет нам амперметр, включенный в
каждую ветвь:
I, = U/R, = 3/10 = 0,3 А = 300 мА;
I2 = U/R2 = 3/20 = 0,15 А = 150 мА.
Общий ток в. цепи I = Ij + 12 = 300 + 150 = 450 мА
Проделанный нами расчет подтверждает, что при параллельном
соединении сопротивлений ток в цепи разветвляется обратно про-
порционально сопротивлениям.
Действительно, Rt = 10 Ом вдвое меньше R2 = 20 Ом, при этом I, =
300 мА вдвое больше 12 = 150 мА. Общий ток в цепи I = 450 мА раз-
ветвился на две части так:
Глава 1. Радиолюбители, знакомьтесь: электротехника
31
♦	большая часть (Ij = 300 мА) пошла через меньшее сопротивле-
ние (Rj = 10 Ом);
♦	меньшая часть (12 =150 мА) — через большее сопротивление
(R2 = 20 Ом).
Рассмотрим теперь, чему будет равно общее сопротивление внеш-
ней цепи, состоящей из двух параллельно соединенных резисторов.
Под этим общим сопротивлением внешней цепи надо понимать такое
сопротивление, которым можно было бы заменить при данном напря-
жении цепи оба параллельно включенных сопротивления, не изме-
няя при этом тока до разветвления. Такое сопротивление называется
эквивалентным сопротивлением.
Вернемся к цепи, показанной на рис. 1.8, и посмотрим, чему будет
равно эквивалентное сопротивление двух параллельно соединенных
сопротивлений.
Для каждой ветви It = U/Rp I2 = U2/R2. По закону разветвленной цепи:
I = Ij +12. Подставляя значения токов, получим U/R = U1/R1 + и2Д^
Так как при параллельном соединении U = Ц = U2, то можем написать:
U/R = U/R, + U/R2.
Вынеся U в правой части равенства за скобки, получим
U/R = U(1/R1 + 1/R2).
Разделив теперь обе части равенства на U, будем окончательно
иметь:
1/R = 1/Rj + 1/R2.
В
Сделаем вывод.
На основании этой формулы делаем вывод: при параллельном сое-
динении проводимость внешней цепи равна сумме проводимостей
отдельных ветвей. Следовательно, чтобы определить эквивалент-
ное сопротивление включенных параллельно сопротивлений, надо
определить проводимость цепи и взять величину, ей обратную.
Q
Это интересно знать.
Из формулы также следует, что проводимость цепи больше про-
водимости каждой ветви, а это значит, что эквивалентное сопро-
тивление внешней цепи меньше наименьшего из включенных парал-
лельно сопротивлений.
32
Энциклопедия начинающего радиолюбителя
Рассматривая случай параллельного соединения сопротивлений,
мы взяли наиболее простую цепь, состоящую из двух ветвей. Однако
на практике могут встретиться случаи, когда цель состоит из трех и
более параллельных ветвей. Как же поступать в этих случаях?
Оказывается, все полученные нами соотношения остаются спра-
ведливыми и для цепи, состоящей из любого числа параллельно сое-
диненных сопротивлений.
Рис. 1.9. Цепь
Чтобы убедиться в этом, рассмотрим следую-
щий пример. Возьмем три резистора Rj = 10 Ом,
R2 = 20 Ом и R3 = 60 Ом и соединим их параллельно.
Определим эквивалентное сопротивление цепи
(рис. 1.9).
Применяя для этой цепи формулу
с тремя параллельно	1/R = 1/R. + 1/R, + 1/R,
соединенными	1 z °
сопрЬтивлениями и, ПОдставляя известные величины, получим
1/R= 1/10+ 1/20+ 1/60
Сложим эта дроби: 1/R = 10/60 = 1/6, т. е. проводимость цепи
1/R = 1/6 = > R = 6.
Следовательно, эквивалентное сопротивление R = 6 Ом.
Таким образом, эквивалентное сопротивление меньше наимень-
шего из включенных параллельно в цепь сопротивлений, т. е. меньше
сопротивления R1.
Посмотрим теперь, действительно ли это сопротивление является
эквивалентным, т. е. таким, которое могло бы заменить включенные
параллельно сопротивления в 10, 20 и 60 Ом, не изменяя при этом
силы тока до разветвления цепи.
Допустим, что напряжение внешней цепи, а, следовательно, и
напряжение на резисторах Rp R2, R3 равно 12 В. Тогда сила токов в
ветвях будет:
Ij = U/Rj = 12/10 = 1,2 А;
I2 = U/R2 = 12/20 = 1,6 А;
I3 = U/Rj = 12/60 = 0,2 А.
Общий ток в цепи получим, пользуясь формулой:
I = I, + 12 + 13 = 1,2 + 0,6 + 0,2 = 2 А.
Глава 1. Радиолюбители, знакомьтесь: электротехника
33
Проверим по формуле закона Ома, получится ли в цепи ток силой
2 А, если вместо трех параллельно включенных известных нам сопро-
тивлений включено одно эквивалентное им сопротивление 6 Ом.
I = U/R = 12/6 = 2 А.
Как видим, найденное нами сопротивление R = 6 Ом действительно
является для данной цепи эквивалентным.
В этом можно убедиться и на измерительных приборах, если
собрать схему с взятыми нами резисторами, измерить ток во внеш-
ней цепи (до разветвления), затем заменить параллельно включенные
сопротивления одним сопротивлением 6 Ом и снова измерить ток.
Показания амперметра и в том и в другом случае будут примерно оди-
наковыми.
Рассчитать эквивалентное сопротивление для двух параллельно
включенных сопротивлений R! и R2 можно по формуле:
R = Rj х R2/(R1 + R2).
1.7. Как найти электрическую работу и мощность
Работа источника ЭДС
В источнике ЭДС под действием химических сил (в первичных
элементах и аккумуляторах) или электромагнитных в электрических
генераторах происходит разделение зарядов.
Работа, которая совершается сторонними силами в источнике при
перемещении заряда Q или, как принято говорить, «выработанная» в
источнике электрическая энергия, находится по формуле:
A = QE.
Если источник замкнут на внешнюю цепь, то в нем непрерывно
происходит разделение зарядов, причем сторонние силы по-прежнему
совершают работу А = QE, или, имея в виду, что Q = It, А = Elt.
По закону сохранения энергии электрическая энергия, выработан-
ная в источнике ЭДС, за то же время «расходуется» (т. е. преобразу-
ется) в другие виды энергии в участках электрической цепи.
Часть энергии затрачивается во внешнем участке:
Aj = UQ = Ult,
34
Энциклопедия начинающего радиолюбителя
где U — напряжение на зажимах источника, которое при замкнутой
внешней цепи уже не равно ЭДС.
Другая часть энергии «теряется» (преобразуется, в тепло) внутри
источника:
А2 = А - А1 = (Е - U)It = U0It.
где Uo — это разность ЭДС и напряжения на зажимах источника,
которая называется внутренним падением напряжения.
Таким образом, Uo = Е - U, откуда Е = U + Uo.
Сделаем вывод.
ЭДС источника равна сумме напряжения на зажимах и внутреннего
падения напряжения.
Электрическая мощность
Это полезно запомнить.
Величина, характеризующая скорость, с которой происходит
преобразование энергии, или скорость, с которой совершается
работа, называется мощностью (обозначение Р).
Р = A/t.
Величина, характеризующая скорость, с которой механическая или
другая энергия преобразуется в источнике в электрическую, называ-
ется мощностью генератора:
Pr = A/t = Elt/t = EL
Величина, характеризующая скорость, с которой происходит пре-
образование электрической энергии во внешних участках цепи в дру-
гие виды энергии, называется мощностью потребителя:
Р1 = Aj/t = Ult/t = UI.
Мощность, характеризующая непроизводительный расход элек-
трической энергии, например, на тепловые потери внутри генератора,
называется мощностью потерь:
Ро = (А - Aj)/t = U0It/t = U0I.
По закону сохранения энергии мощность генератора равна сумме
мощностей потребителей и потерь: Pr = Pj + Ро.
Глава 1. Радиолюбители, знакомьтесь: электротехника
35
Единицы измерения работы и мощности
Единица измерения мощности находится из формулы Р = A/t и
обозначается Дж/с (джоуль/секунду).
Единица измерения мощности Дж/с называется ватт (обозначение
Вт), т. е. 1 Вт = 1 Дж/с.
С другой стороны, из А = QE следует, что 1Дж = IK х 1В, откуда
1 Вт = (1 В х 1 К)/1 с = 1 В х 1 А = 1 ВА,
т. е. 1 ватт есть мощность электрического тока в 1А при напряжении 1 В.
Более крупными единицами мощности являются:
♦	гектоватт 1 гВт = 100 Вт;
♦	киловатт — 1 кВт = 1000 Вт.
Электрическая энергия подсчитывается обыкновенно в: ватт-часах
(Вт-ч) или кратных единицах: гектоватт-часах (гВт-ч) и киловатт-
часах (кВт-ч).
1.8.	Почему провод нагревается
электрическим током?
Процесс преобразования электрической энергии в тепловую
При прохождении по проводу электрического тока происходит
преобразование электрической энергии в тепловую. Скорость про-
цесса преобразования электрической энергии в тепловую характери-
зуется мощностью Р = UI.
Количество тепла, выделяемого током а проводнике, пропорцио-
нально квадрату тока, сопротивлению проводника и времени про-
хождения тока (закон Джоуля-Ленца):
Q = I2rt.
Преобразование электрической энергии в тепловую имеет большое
практическое значение для создания ламп накаливания, нагреватель-
ных приборов и электрических печей. Однако выделение тепла в про-
водах и обмотках электрических, машин, трансформаторов, измери-
тельных и других приборов не только бесполезная трата электриче-
ской энергии, но и процесс, который может принести к недопустимо
высокому повышению температуры и к порче изоляции проводов и
даже самих устройств.
36
Энциклопедия начинающего радиолюбителя
Процесс нагревания провода
Количество тепла, выделяющегося в проводе, пропорционально
объему провода и приращению температуры, а скорость отдачи тепла
в окружающее пространство пропорциональна разности температур
провода и окружающей среды.
В первое время после включения цепи разность температур про-
вода и окружающей среды мала. Только небольшая часть тепла, выде-
ляемого током, рассеивается и окружающую среду, а большая часть
тепла остается в проводе и идет на его нагревание. Этим объясняется
быстрый рост температуры провода в начальной стадии нагрева.
По мере увеличения температуры провода растет разность темпера-
тур провода и окружающей среду к увеличивается количество тепла,
отдаваемое проводом. В связи с этим рост температуры провода все
более замедляется. Наконец, при некоторой температуре устанавли-
вается тепловое равновесие: за одинаковое время количество выде-
ляющегося в проводе тепла становится равным рассеивающемуся во
внешнюю среду.
При дальнейшем прохождении неизменяющегося тока температура
провода не изменяется и называется установившейся температурой.
Время нагревания до установившейся температуры неодинаково
для различных проводников: нить лампы накаливания нагревается за
доли секунды, электрическая машина — за несколько часов.
Допустимый нагрев провода
Нагрев изолированных проводов нельзя допустить выше опреде-
ленного предела, так как изоляция при сильном перегреве может обу-
глиться или даже загореться, а перегрев голых проводов ведет к изме-
нению механических свойств (натяжения провода).
Для изолированных проводов нормами установлена предельная
температура нагрева 55—100 °C в зависимости от свойств изоляции и
условий монтажа.
Это полезно запомнить.
Ток, при котором установившаяся температура, соответствует
нормам, называется предельно допустимым или номинальным
током провода.
Глава 1. Радиолюбители, знакомьтесь: электротехника
37
Значение номинальных токов для различных сечений проводов
приводится в специальных таблицах в ПУЭ (правила устройства
электроустановок) и электротехнических справочниках.
Это полезно запомнить.
Мощность, развиваемая током в проводе, при которой наступает
тепловое равновесие и устанавливается допустимая темпера-
тура, называется допустимой мощностью рассеивания.
Если по проводу проходит ток больше номинального, то провод
оказывается «перегруженным». Однако, поскольку установившаяся
температура достигается не сразу, кратковременно можно допустить
в цепи ток больше номинального (до момента, пока температура про-
вода не достигнет предельного значения). Слишком большая темпера-
тура провода, как правило, получается при коротком замыкании.
1.9.	Какие беды несут короткие замыкания
Из-за чего происходят короткие замыкания
Короткие замыкания в электропроводке чаще всего происходят
из-за нарушения изоляции токопроводящих частей в результате меха-
нического повреждения, старения, воздействия влаги и агрессивных
сред, а также неправильных действий людей.
При возникновении короткого замыкания возрастает сила тока, а коли-
чество выделяющейся теплоты, как известно, пропорционально квадрату
тока. Так, если при коротком замыкании ток увеличится в 20 раз, то выде-
ляющееся при этом количество тепла возрастет примерно в 400 раз.
Это полезно запомнить.
Короткое замыкание возникает при соединении двух проводов
цепи, присоединенных к разным зажимам (например, в цепях посто-
янного тока это «+» и «-») источника через очень малое сопротив-
ление, которое сравнимо с сопротивлением самих проводов.
Ток при коротком замыкании может превысить номинальный ток
в цепи во много раз! В таких случаях цепь должна быть разорвана
раньше, чем температура проводов достигнет опасных значений.
38
Энциклопедия начинающего радиолюбителя
Для защиты проводов от перегрева и предупреждения воспламе-
нения окружающих предметов в цепь включаются аппараты защиты
(например, плавкие предохранители, автоматические выключатели).
Причины ухудшения свойств изоляции
Тепловое воздействие на изоляцию проводов резко снижает ее
механические и диэлектрические свойства. Например, если проводи-
мость электрокартона (как изоляционного материала) при 20 °C при-
нять за единицу, то при температурах 30,40 и 50 °C она увеличится в 4,
13 и 37 раз соответственно. Тепловое старение изоляции наиболее часто
возникает из-за перегрузки электросетей токами, превышающими дли-
тельно допустимые для данного вида и сечений проводников.
Например, для кабелей с бумажной изоляцией срок их службы
может быть определен по известному «восьмиградусному правилу»:
превышение температуры на каждые 8 °C сокращает срок службы
изоляции в 2 раза. Тепловому разрушению подвержены и полимерные
изоляционные материалы.
Воздействие влаги и агрессивных сред на изоляцию проводов
существенно ухудшает ее состояние из-за появления поверхностных
токов утечки. От возникающего при этом тепла жидкость испаряется,
а на изоляции остаются следы соли. При прекращении испарения ток
утечки исчезает.
При неоднократном воздействии влаги процесс повторяется, лно
из-за повышения концентрации соли проводимость увеличивается
настолько, что ток утечки не прекращается даже после окончания
испарения. Кроме того, появляются мельчайшие искры. В дальнейшем
под действием тока утечки изоляция обугливается, теряет прочность,
что может привести к возникновению местного дугового поверхност-
ного разряда, способного воспламенить изоляцию.
1.10.	Как измерить ток и напряжение
Измерение постоянного тока и напряжения
Простейшим способом измерения тока и напряжения явля-
ется непосредственное включение измерительных приборов в цепь
(рис. 1.10), возможное при выполнении условий:
Глава 1. Радиолюбители, знакомьтесь: электротехника
39
Рис, 1,10. Схема
включения
вольтметра
и амперметра
♦	максимальный предел измерения амперметра (вольтметра) не
меньше максимального тока (напряжения) в цепи;
♦	сопротивление амперметра RPA намного меньше, а сопротивле-
ние вольтметра Rpv намного больше сопротивления измеряемой
цепи R;
♦	соблюдение полярности включения приборов.
Амперметр, предназначенный для измерения тока,
включается в разрыв цепи, т. е. последовательно с нагруз-
кой (рис. 1.10). При неправильном включении амперме-
тра (параллельно нагрузке) из-за малого сопротивления
прибора возникнет короткое замыкание и высока веро-
ятность выхода амперметра из строя.
Вольтметр, предназначенный для измерения напря-
жения, включается параллельно нагрузке (рис. 1.10).
При включении прибора последовательно нагрузке из-за очень боль-
шего сопротивления изменится режим работы цепи.
Измерение постоянного тока и напряжения чаще всего произво-
дится щитовыми приборами магнитоэлектрической, а при измерении
высоких напряжений — электростатической и ионной систем. Иногда
применяют приборы электромагнитной, электродинамической и фер-
родинамической систем, они значительно уступают приборам магни-
тоэлектрической системы в отношении точности, чувствительности,
потребляемой мощности, имеют неравномерную шкалу, чувстви-
тельны к воздействию внешних магнитных полей.
Для проведения точных измерений все большее применение нахо-
дят цифровые вольтметры, амперметры и комбинированные при-
боры, обладающие большим быстродействием и малой погрешностью
измерения (0,01—0,1 %).
Для расширения пределов измерения приборов используют пре-
образователи в виде измерительных шунтов, добавочных сопротив-
лений, делителей напряжения, измерительных трансформаторов и
измерительных усилителей.
Шунты и добавочные сопротивления
Шунт представляет собой сопротивление, включаемое параллельно
измерительному прибору в цепь измеряемого тока. Шунты на токи до
50—100 А обычно устанавливают внутри прибора. Для больших токов
применяют наружные шунты, имеющие токовые зажимы для включе-
40
Энциклопедия начинающего радиолюбителя
ния в цепь измеряемого тока и потенциальные зажимы для подключе-
ния измерительного прибора.
Добавочные сопротивления (включаются последовательно изме-
рительным механизмам) могут быть как внутренние (помещенные в
корпус прибора), так и наружные для измерения напряжений свыше
500 В.
Рассмотрим пример расчетного определения шунта и добавочного
сопротивления для случая измерительного прибора магнитоэлектри-
ческой системы, имеющего катушку с сопротивлением RH = 20 Ом, и
рассчитанного на предельный длительный ток 10 мА, при котором
подвижная часть прибора получает наибольшее
отклонение.
Rm 1ш
I Rm 1и
0----X—I	I—
Рис. 1.11. Схема
измерительного
Пример использования №1. Прибор необхо-
димо использовать в качестве амперметра с пре-
делом измерения 5 А. Определить сопротивление
прибора с шунтом шунта, который нужно присоединить к зажимам
прибора (рис. 1.11).
Ток в неразветвленной части цепи (измеряемый) равен сумме токов
измерительной катушки и шунта:

Коэффициент шунтирования п показывает, во сколько раз изме-
ряемый ток больше тока в измерительной катушке, т. е.
Но ток в параллельных ветвях (шунт и измерительная катушка)
обратно пропорционален сопротивлениям этих ветвей, поэтому
п =1 + —откуда Rni =
В условиях данной задачи:
п-1
Пример использования №2. Прибор используют в качестве воль-
тметра, с пределом измерения напряжения 100 В. Необходимо опреде-
лить величину добавочного сопротивления, которое нужно последо-
вательно соединить с прибором (рис. 1.12).
Глава 1. Радиолюбители, знакомьтесь: электротехника
41
Измеряемое напряжение равно сумме напряжений,
приходящихся на катушку и на добавочное сопротив-
ление:
и = ид + и.
Коэффициент добавочного сопротивления показы-
вает, во сколько раз измеряемое напряжение больше,
чем напряжение на зажимах измерительной катушки,
т. е.
Рис. 1.12. Схема
измерительного
прибора
с добавочным
сопрот и вл ен и ем
Ш = 1 + —^-= 1 + —
ии V
Напряжение на последовательно соединенных участках (катушка и
добавочное сопротивление) распределяется пропорционально сопро-
тивлениям этих участков, поэтому
и ии+и и	и R
m = — =---------= 1-1--, откуда m = 1 ч—- = 1-1—
U U U 1	U R
И	И	И	и
В условиях данной задачи U„ = 1и- R„ = 10 • 10~3 ♦ 20 = 0,2 В.
Коэффициент добавочного сопротивления
и юо спп
m = — =-----= 500.
U„ 0,2
Следовательно, Лд = RH • (m - 1) = 20 • (500 - 1) = 9980 Ом.
Как измерить переменный ток и напряжение
Измерение переменного тока и напряжения может производиться
непосредственно измерительными приборами любого принципа дей-
ствия, за исключением магнитоэлектрического. Магнитоэлектрические
приборы могут быть использованы после преобразования перемен-
ного тока в постоянный.
При непосредственном включении измерительного прибора
должны соблюдаться те же требования, что и при измерении посто-
янного тока и напряжения.
При непосредственном включении измерительного прибора
должны соблюдаться те же требования, что и при измерении посто-
янного тока и напряжения.
42
Энциклопедия начинающего радиолюбителя
Для измерения больших переменных токов и напряжений часто
используют измерительные трансформаторы тока и напряжения.
Трансформаторы напряжения подключают параллельно измеряемой
цепи, трансформаторы тока включают последовательно в измеритель-
ную цепь.
1Л1. Знакомьтесь:
разветвленные электрические цепи
Первый закон Кирхгофа
Соотношения между токами и напряжениями в разветвленных
электрических цепях устанавливают Законы Кирхгофа. Они имеют
особое значение в электротехнике из-за своей универсальности, так
как пригодны для решения любых электротехнических задач.
Первый закон Кирхгофа вытекает из закона сохранения заряда. Он
состоит в том, что алгебраическая сумма токов, сходящихся в любом
узле, равна нулю.
£i,=o,	I12
i=l
где п — число токов, сходящихся в данном узле.	13
Например, для узла электрической цепи	w
(рис. 1.13) уравнение по первому закону Кирхгофа	'
можно записать В виде:	Рис. 7.73. Направления
токов для узла
1| - 12 + 13 - 14 + 15 = 0.	электрической цепи
В этом уравнении токи, направленные к узлу, приняты положи-
тельными.
Второй закон Кирхгофа
Алгебраическая сумма падений напряжений на отдельных участ-
ках замкнутого контура, произвольно выделенного в сложной раз-
ветвленной цепи, равна алгебраической сумме ЭДС в этом контуре.
k	m
Глава 1. Радиолюбители, знакомьтесь: электротехника
43
где к — число источников ЭДС;
m — число ветвей в замкнутом контуре;
1Р Rj — ток и сопротивление i-й ветви.
Так, для замкнутого контура схемы (рис. 1.14):
El - Е2 + ЕЗ = I.R. - LR, + LR3 - LR..
Л 1	ХгХ	О О	*
Рис. 1.14. Замкнутый
контур электрической
цепи
Замечание о знаках полученного уравнения:
♦ ЭДС положительна, если ее направление со-
впадает с направлением произвольно вы-
бранного обхода контура;
♦ падение напряжения на резисторе положительно, если направ-
ление тока в нем совпадает с направлением обхода.
1.12.	В чем особенность электрического тока
в жидкостях и газах
Электрический ток в жидкостях
В металлическом проводнике электрический ток образуется
направленным движением свободных электронов, при этом никаких
изменений вещества, из которого проводник сделан, не происходит.
Такие проводники, в которых прохождение электрического тока не
сопровождается химическими изменениями их вещества, называются
проводниками первого рода. К ним относятся все металлы, уголь и
ряд других веществ.
Но есть в природе и такие проводники электрического тока, в кото-
рых во время прохождения тока происходят химические явления. Эти
проводники называются проводниками второго рода. К ним относятся
главным образом различные растворы в воде кислот, солей и щелочей.
В стеклянный сосуд нальем воды и прибавим в нее несколько капель
серной кислоты (или какой-либо другой кислоты или щелочи). Затем
возьмем две металлические пластины и присоединим к ним прово-
дники, опустив эти пластины в сосуд. А к другим концам проводников
подключим источник тока через выключатель и амперметр. По этой
цепи потечет ток.
Кроме того, пластины начнут покрываться пузырьками газа. Затем
эти пузырьки будут отрываться от пластин и выходить наружу.
44
Энциклопедия начинающего радиолюбителя
При прохождении по раствору электрического тока происходят
химические изменения, в результате которых выделяется газ.
Проводники второго рода называются электролитами, а явление,
происходящее в электролите при прохождении через него электриче-
ского тока, — электролизом.
Металлические пластины, опущенные в электролит, называются
электродами; одна из них, соединенная с положительным полюсом
источника тока, называется анодом, а другая, соединенная с отрица-
тельным полюсом,— катодом.
Чем же обусловливается прохождение электрического тока в жид-
ком проводнике? Оказывается, в таких растворах (электролитах)
молекулы кислоты (щелочи, соли) под действием растворителя (в дан-
ном случае воды) распадаются на две составные части, причем одна
частица молекулы имеет положительный электрический заряд, а дру-
гая отрицательный.
Это полезно запомнить.
Частицы молекулы, обладающие электрическим зарядом, называ-
ются ионами.
При растворении в воде кислоты, соли или щелочи в растворе возникает
большое количество как положительных, так и отрицательных ионов.
Теперь должно стать понятным, почему через раствор прошел элек-
трический ток. Ведь между электродами, соединенными с источником
тока, создана разность потенциалов. Иначе говоря, один из них ока-
зался заряженным положительно, а другой отрицательно.
Под действием этой разности потенциалов положительные ионы
начали перемешаться по направлению к отрицательному электроду —
катоду, а отрицательные ионы — к аноду.
Таким образом, хаотическое движение ионов стало упорядочен-
ным встречным движением отрицательных ионов в одну сторону и
положительных в другую. Этот процесс переноса зарядов и составляет
течение электрического тока через электролит и происходит до тех
пор, пока имеется разность потенциалов на электродах.
С исчезновением разности потенциалов прекращается ток через
электролит, нарушается упорядоченное движение ионов, и вновь
наступает хаотическое движение.
В качестве примера рассмотрим явление электролиза при пропу-
скании электрического тока через раствор медного купороса CuSO4
Глава 1. Радиолюбители, знакомьтесь: электротехника
45
с фпущенными в него медными электродами
(рис. 1.15).
Здесь также будет встречное движение
ионов к электродам. Положительным ионом
будет ион меди (Си), а отрицательным —
ион кислотного остатка (SO4). Ионы меди
при соприкосновении с катодом будут раз-
ряжаться (присоединяя к себе недостающие
электроны), т. е. превращаться в нейтральные
молекулы чистой меди, и в виде тончайшего
(молекулярного) слоя отлагаться на катоде.
Отрицательные ионы, достигнув анода,
также разряжаются (отдают излишние элек-
троны). Но при этом они вступают в химиче-
Рис, 1,15, Явление
электролиза при
прохождении тока через
раствор медного купороса
скую реакцию с медью анода, в результате чего к кислотному остатку
SO4 присоединяется молекула меди Си и образуется молекула медного
купороса CuSO4, возвращаемая обратно электролиту.
Так как этот химический процесс протекает длительное время, то
на катоде отлагается медь, выделяющаяся из электролита. При этом
электролит вместо ушедших на катод молекул меди получает новые
молекулы меди за счет растворения второго электрода — анода.
Тот же самый процесс происходит, если вместо медных взяты цин-
ковые электроды, а электролитом служит раствор цинкового купороса
ZnSO4. Цинк также будет переноситься с анода на катод.
Таким образом, разница между электрическим током в металлах
и жидких проводниках заключается в том, что в металлах перенос-
чиками зарядов являются только свободные электроны, т. е. отрица-
тельные заряды, тогда как в электролитах электричество переносится
разноименно заряженными частицами вещества — ионами, двигаю-
щимися в противоположных направлениях. Поэтому говорят, что
электролиты обладают ионном проводимостью.
□
Это интересно знать.
Явление электролиза было открыто в 1837 г. Б. С. Якоби, который
производил многочисленные опыты по исследованию и усовершен-
ствованию химических источников тока. Якоби установил, что
один из электродов, помещенных в раствор медного купороса, при
прохождении через него электрического тока покрывается медью.
Это явление, названное гальванопластикой, находит сейчас чрез-
46
Энциклопедия начинающего радиолюбителя
вычайно большое практическое применение. Одним из примеров
тому может служить покрытие металлических предметов тон-
ким слоем других металлов, т. е. никелирование, золочение, сере-
брение и т. д.
Электрический ток в газах
Газы (в том числе и воздух) в обычных условиях не проводят элек-
трический ток. Например, голые провода воздушных линий, будучи
подвешены параллельно друг другу, оказываются изолированными
один от другого слоем воздуха.
Однако под воздействием высокой температуры, большой разности
потенциалов и других причин газы, подобно жидким проводникам,
ионизируются, т. е. в них появляются в большом количестве частицы
молекул газа, которые, являясь переносчиками электричества, спо-
собствуют прохождению через газ электрического тока.
Но вместе с тем ионизация газа отличается от ионизации жидкого
проводника. Если в жидкости происходит распад молекулы на две
заряженные части, то в газах под действием ионизации от каждой
молекулы всегда отделяются электроны и остается ион в виде положи-
тельно заряженной части молекулы.
Стоит только прекратить ионизацию газа, как он перестанет быть
проводящим, тогда как жидкость всегда остается проводником элек-
трического тока. Следовательно, проводимость газа — явление вре-
менное, зависящее от действия внешних причин.
Пробой газа происходит в виде искрового разряда, соединяющего
поверхности проводящих электродов. Если источник напряжения
имеет достаточную мощность, между электродами загорается элек-
трическая дуга (дуговой разряд).
Дуговой разряд
Явление электрической дуги было открыто в начале 19-го столе-
тия первым русским электротехником В. В. Петровым. Проделывая
многочисленные опыты, он обнаружил, что между двумя древесными
углями, соединенными с источником тока, возникает непрерывный
электрический разряд через воздух, сопровождаемый ярким светом.
В своих трудах В. В. Петров писал, что при этом «темный покой доста-
Глава 1. Радиолюбители, знакомьтесь: электротехника
47
точно ярко освещен быть может». Так впервые был получен элек-
трический свет, практически применил который еще один русский
ученый-электротехник Павел Николаевич Яблочков.
«Свеча Яблочкова», работа которой основана на использовании
электрической дуги, совершила в те времена настоящий переворот в
электротехнике.
Дуговой разряд применяется как источник света и в наши дни, напри-
мер, в прожекторах и проекционных аппаратах. Высокая температура
дугового разряда позволяет использовать его для устройства дуговой
печи. В настоящее время дуговые печи, питаемые током очень большой
силы, применяются в ряде областей промышленности: для выплавки
стали, чугуна, ферросплавов, бронзы и т. д. А в 1882 году Н. Н. Бенардосом
дуговой разряд впервые был использован для резки и сварки металла.
1.13.	Рассмотрим магнитное поле
электрического тока
Магнитное поле проводника
Магнитное поле создается не только естественными или искус-
ственными постоянными магнитами, но и проводником, если по нему
проходит электрический ток. Следовательно, существует связь между
магнитными и электрическими явлениями.
Убедиться в том, что вокруг проводника, по которому проходит
ток, образуется магнитное поле, нетрудно. Над подвижной магнит-
ной стрелкой параллельно ей поместите прямолинейный проводник и
пропустите через него электрический ток. Стрелка займет положение,
перпендикулярное проводнику.
Какие же силы могли заставить повернуться магнитную стрелку?
Очевидно, силы магнитного поля, возникшего вокруг проводника.
Выключите ток, и магнитная стрелка займет свое обычное положе-
ние. Это говорит о том, что с выключением тока исчезло и магнитное
поле проводника.
Таким образом, проходящий по проводнику электрический ток
создает магнитное поле. Чтобы узнать, в какую сторону отклонится
магнитная стрелка, применяют правило правой руки.
48
Энциклопедия начинающего радиолюбителя
Есть такое правило правой руки:
Если расположить над проводником правую руку ладонью вниз так,
чтобы направление тока совпадало с направлением пальцев, то
отогнутый большой палец покажет направление отклонения север-
ного полюса магнитной стрелки, помещенной под проводником.
Пользуясь этим правилом и зная полярность стрелки, можно опре-
делить также направление тока в проводнике.
Магнитное поле прямолинейного проводника имеет форму кон-
центрических кругов. Если расположить над проводником правую
руку ладонью вниз так, чтобы ток как бы выходил из пальцев, то ото-
гнутый большой палец укажет на северный полюс магнитной стрелки.
Такое поле называется круговым магнитным полем.
Направление силовых линий кругового поля зависит от направле-
ния электрического тока в проводнике и определяется так называе-
мым правилом «буравчика».
Есть такое правило «буравчика»:
Если буравчик мысленно ввинчивать по направлению тока, то
направление вращения его ручки будет совпадать с направлением
магнитных силовых линий поля.
Применяя это правило, можно узнать направление тока в прово-
днике, если известно направление силовых линий поля, созданного
этим током.
Возвращаясь к опыту с магнитной стрелкой, можно убедиться в
том, что она всегда располагается своим северным концом по направ-
лению силовых линий магнитного поля.
Итак, вокруг прямолинейного проводника, по которому проходит
электрический ток, возникает магнитное поле. Оно имеет форму кон-
центрических кругов и называется круговым магнитным полем.
Соленоид и его магнитное поле
Магнитное поле возникает вокруг любого проводника независимо от
его формы при условии, что по проводнику проходит электрический ток.
В электротехнике мы имеем дело с различного рода катушками,
состоящими из ряда витков. Для изучения интересующего нас маг-
Глава 1. Радиолюбители, знакомьтесь: электротехника
49
нитного поля катушки рассмотрим сначала, какую форму имеет маг-
нитное поле одного витка.
Представим себе виток толстого провода, пронизывающий лист
картона и присоединенный к источнику тока. Когда через виток прохо-
дит электрический ток, то вокруг каждой отдельной части витка обра-
зуется круговое магнитное поле. По правилу «буравчика» нетрудно
определить, что магнитные силовые линии внутри витка имеют оди-
наковое направление (к нам или от нас, в зависимости от направления
тока в витке), причем они выходят с одной стороны витка и входят в
другую сторону. Ряд таких витков, имеющий форму спирали, пред-
ставляет собой так называемый соленоид (катушку).
Вокруг соленоида при прохождении через него тока образуется
магнитное поле. Оно получается в результате сложения магнитных
полей каждого витка и по форме напоминает магнитное поле прямо-
линейного магнита. Силовые линии магнитного поля соленоида, так
же как и в прямолинейном магните, выходят из одного конца соле-
ноида и возвращаются в другой. Внутри соленоида они имеют оди-
наковое направление. Таким образом, концы соленоида обладают
полярностью. Тот конец, из которого выходят силовые линии, явля-
ется северным полюсом соленоида, а конец, в который силовые линии
входят, — его южным полюсом.
Полюса соленоида можно определить по правилу правой руки, но
для этого надо знать направление тока в его витках. Если наложить на
соленоид правую руку ладонью вниз, так чтобы ток как бы выходил
из пальцев, то отогнутый большой палец укажет на северный полюс
соленоида.
Из этого правила следует, что полярность соленоида зависит от
направления тока в нем. В этом нетрудно убедиться практически, под-
неся к одному из полюсов соленоида магнитную стрелку и затем изме-
нив направление тока в соленоиде. Стрелка моментально повернется
на 180°, т. е. укажет на то, что полюсы соленоида изменились.
Это интересно знать.
Соленоид обладает свойством втягивать в себя легкие железные
предметы. Если внутрь соленоида поместить стальной брусок, то
через некоторое время под действием магнитного поля соленоида
брусок намагнитится. Этот способ применяют при изготовлении
постоянных магнитов.
50
Энциклопедия начинающего радиолюбителя
1.14.	Какие материалы называются магнитными
Общая характеристика магнитных материалов
Магнитными называются такие материалы, которые под действием
внешнего магнитного поля способны намагничиваться, т. е. приобре-
тать особые магнитные свойства.
Любое вещество, помещенное в магнитное поле, приобретает неко-
торый магнитный момент, что обуславливается ориентацией магнит-
ных моментов атомов.
По магнитным свойствам вещества делят на слабомагнитные и
сильномагнитные. Последние применяются в электротехнике в каче-
стве магнитных материалов.
К сильномагнитным относятся металлы: железо Fe, никель Ni,
кобальт Со, кадмий Cd, их соединения и сплавы — ферромагнетики.
Кроме того, высокими магнитными свойствами обладают ферриты
(оксидные соединения) — ферримагнетики.
Применяемые в электротехнике магнитные материалы подразделя-
ются на магнитомягкие и магнитотвердые.
Петля магнитного гистерезиса
Зависимость магнитной индукции ферромагнетика от напряжен-
ности внешнего магнитного поля называется кривой намагничива-
ния (рис. 1.16). Если его намагнитить до насыщения Bs, а затем снять
внешнее поле, то индукция в ноль не обратится, а примет некоторое
значение Вг, называемое остаточной индукцией.
Это полезно запомнить.
Магнитным гистерезисом называется явление отставания изме-
нения магнитной индукции от вызывающей эти изменения напря-
женности магнитного поля.
Если первоначально материал был полностью размагничен, то по
мере возрастания магнитного поля индукция возрастает по кривой
1-2. Если затем уменьшать магнитное поле, то уменьшение индукции
будет происходить уже вдоль другой кривой 2-3.
В точке 3 внешнее магнитное поле отсутствует, однако индукция
имеет некоторое значение Вг. При увеличении напряженности маг-
Глава 1. Радиолюбители, знакомьтесь: электротехника
51
нитного поля обратного знака
индукция принимает значение
равное нулю (точка 4).
Это полезно запомнить.
Напряженность размаг-
ничивающего поля Нс, при
которой индукция обраща-
ется в ноль, называется
коэрцитивной силой.
Контур 2-3-4-5-6-7-2 называют
петлей гистерезиса. Дальнейшее
увеличение напряженности маг-
нитного поля приводит к пере-
магничиванию материала.
Рис, 1,16. Кривая намагничивания
ферромагнитного материала
Магнитомягкие и магнитотвердые материалы
К магнитомягким относят материалы с малой коэрцитивной
силой (узкой петлей гистерезиса) и высокой магнитной проницаемо-
стью. Они обладают способностью намагничиваться до насыщения в
слабых магнитных полях.
Используются в основном в качестве различных магнитопроводов:
сердечников трансформаторов, дросселей, электромагнитов, электри-
ческих машин, электроизмерительных приборов и т. п.
Основным компонентом большинства магнитных материалов
является железо. Среди элементарных ферромагнетиков железо обла-
дает наибольшей индукцией насыщения и является типичным маг-
нитомягким материалом, магнитные свойства которого существенно
зависят от примесей.
Вследствие низкого удельного сопротивления технически чистое
железо используется редко. Основным магнитомягким материа-
лом массового потребления является электротехническая сталь.
Легирование стали кремнием (0,7—4,8%) приводит к повышению
удельного электрического сопротивления, увеличению магнитной
проницаемости и уменьшению коэрцитивной силы Нс. Содержание
кремния выше 5% ухудшает механические свойства стали.
52
Энциклопедия начинающего радиолюбителя
Выпускается в виде листов, рулонов или ленты. Предназначено для
изготовления магнитопроводов. На сталь может быть нанесено элек-
троизоляционное покрытие.
Пермаллои (железоникелевые сплавы) обладают большой маг-
нитной проницаемостью и очень маленькой коэрцитивной силой Нс.
Применяются для изготовления сердечников малогабаритных сило-
вых и импульсных трансформаторов, реле, измерительных прибо-
рах, магнитных усилителях и др. Недостатками пермаллоя является
относительно высокая стоимость и сильная зависимость магнитных
свойств от механических напряжений.
Ферриты (общая формула MeOFe2O3) состоят из оксидов железа и
других металлов. Они являются твердыми и хрупкими материалами,
не позволяющими производить обработку резанием, а допускающие
только шлифовку и полировку. Основным достоинством ферритов
является сочетание высоких магнитных свойств с большим электри-
ческим сопротивлением, что позволяет использовать их в области
высоких частот, где высоки потери на вихревые токи.
К магнитотвердым относят материалы с большой коэрцитивной
силой Нс. Они перемагничиваются лишь в очень сильных магнитных
полях и служат в основном для изготовления постоянных магнитов, а
также для записи и длительного хранения информации.
1.15.	Когда в проводнике возникает
электромагнитная индукция
Возникновение в проводнике ЭДС индукции
Если поместить в магнитное поле проводник и перемещать его
так, чтобы он при своем движении пересекал силовые линии поля,
то в проводнике возникнет электродвижущая сила, называемая ЭДС
индукции.
ЭДС индукции возникнет в проводнике и в том случае, если сам
проводник останется неподвижным, а перемещаться будет магнитное
поле, пересекая проводник своими силовыми линиями.
Если проводник, в котором наводится ЭДС индукции, замкнуть на
какую-либо внешнюю цепь, то под действием этой ЭДС по цепи поте-
чет ток, называемый индукционным током.
Глава 1. Радиолюбители, знакомьтесь: электротехника
53
Это полезно запомнить.
Явление индуктирования ЭДС в проводнике при пересечении его
силовыми линиями магнитного поля называется электромагнит-
ной индукцией.
DBto интересно знать.
Электромагнитная индукция—это обратимый процесс, т. е. пре-
вращение механической энергии в электрическую.
Явление электромагнитной индукции нашло широчайшее приме-
нение в электротехнике. На использовании его основано устройство
различных электрических машин.
Величина и направление ЭДС индукции
Рассмотрим теперь, каковы будут величина и направление индук-
тированной в проводнике ЭДС.
Величина ЭДС индукции зависит от количества силовых линий
поля, пересекающих проводник в единицу времени, т. е. от скорости
движения проводника в поле.
Величина индуктированной ЭДС находится в прямой зависимости
от скорости движения проводника в магнитном поле.
Величина индуктированной ЭДС зависит также и от длины той
части проводника, которая пересекается силовыми линиями поля. Чем
большая часть проводника пересекается силовыми линиями поля, тем
большая ЭДС индуктируется в проводнике. И, наконец, чем сильнее
магнитное поле, т. е. чем больше его индукция, тем большая ЭДС воз-
никает в проводнике, пересекающем это поле.
Сделаем вывод.
Итак, величина ЭДС индукции, возникающей в проводнике при его
движении в магнитном поле, прямо пропорциональна индукции маг-
нитного поля, длине проводника и скорости его перемещения.
Зависимость эта выражается формулой:
Е = B/v;
где Е — ЭДС индукции; В — магнитная индукция; I — длина прово-
дника; v — скорость движения проводника.
54
Энциклопедия начинающего радиолюбителя
И Это интересно знать.
Следует твердо помнить, что в проводнике, перемещающемся
в магнитном поле, ЭДС индукции возникает только в том случае,
если этот проводник пересекается магнитными силовыми лини-
ями поля. Если же проводник перемещается вдоль силовых линий
поля, т. е. не пересекает, а как бы скользит по ним, то никакой ЭДС
в нем не индуктируется. Поэтому приведенная выше формула спра-
ведлива только в том случае, когда проводник перемещается пер-
пендикулярно магнитным силовым линиям поля.
Направление индуктированной ЭДС (а также и тока в проводнике)
зависит от того, в какую сторону движется проводник. Для определения
направления индуктированной ЭДС существует правило правой руки.
Есть такое правило правой руки.
Если держать ладонь правой руки так, чтобы в нее входили магнит-
ные силовые линии поля, а отогнутый большой палец указывал бы
направление движения проводника, то вытянутые четыре пальца
укажут направление действия индуктированной ЭДС и направле-
ние тока в проводнике.
ЭДС индукции в катушке
Мы уже говорили, что для создания в проводнике ЭДС индукции необ-
ходимо перемещать в магнитном поле или сам проводник, или магнитное
поле. В том и другом случае проводник должен пересекаться магнитными
силовыми линиями поля, иначе ЭДС индуктироваться не будет.
Индуктированную ЭДС, а, следовательно, и индукционный ток,
можно получить не только в прямолинейном проводнике, но и в про-
воднике, свитом в катушку. При движении внутри катушки постоян-
ного магнита в ней индуктируется ЭДС за счет того, что магнитный
поток магнита пересекает витки катушки, т. е. точно так же, как это
было при движении прямолинейного проводника в поле магнита.
Если магнит опускать в катушку медленно, то возникающая в ней
ЭДС будет настолько мала, что стрелка прибора может даже не откло-
ниться. Если же, наоборот, магнит быстро ввести в катушку, то откло-
нение стрелки будет большим.
Глава 1. Радиолюбители, знакомьтесь: электротехника
55
Это интересно знать.
Значит, величина индуктируемой ЭДС, а, следовательно, и сила тока
в катушке зависят от скорости движения магнита, т. е. от того,
насколько быстро силовые линии поля пересекают витки катушки.
Если теперь поочередно вводить в катушку с одинаковой скоро-
стью сначала сильный магнит, а затем слабый, то можно заметить, что
при сильном магните стрелка прибора будет отклоняться на больший
угол. Значит, величина индуктируемой ЭДС, а, следовательно, и сила
тока в катушке, зависят от величины магнитного потока магнита.
И, наконец, если вводить с одинаковой скоростью один и тот же
магнит сначала в катушку с большим числом витков, а затем со значи-
тельно меньшим, то в первом случае стрелка прибора отклонится на
больший угол, чем во втором. Значит, величина индуктируемой ЭДС,
а, следовательно, и сила тока в катушке зависят от числа ее витков.
Это интересно знать.
Те же результаты можно получить, если вместо постоянного маг-
нита применять электромагнит.
Направление ЭДС индукции в катушке зависит от направления
перемещения магнита. О том, как определять направление ЭДС индук-
ции, говорит закон, установленный Э. X. Ленцем.
Закон Ленца для электромагнитной индукции.
Всякое изменение магнитного потока внутри катушки сопрово-
ждается возникновением в ней ЭДС индукции, причем, чем быстрее
изменяется магнитный поток, пронизывающий катушку, тем
большая ЭДС в ней индуктируется.
Если катушка, в которой создана ЭДС индукции, замкнута на внеш-
нюю цепь, то по виткам ее идет индукционный ток, создающий вокруг
проводника магнитное поле, в силу чего катушка превращается в соле-
ноид. Получается, таким образом, что изменяющееся внешнее магнит-
ное поле вызывает в катушке индукционный ток, которой, в свою оче-
редь, создает вокруг катушки свое магнитное поле — поле тока.
Изучая это явление, Э. X. Ленц установил закон, определяющий
направление индукционного тока в катушке, а, следовательно, и
направление ЭДС индукции.
56
Энциклопедия начинающего радиолюбителя
Есть такое правило.
ЭДС индукции, возникающая в катушке при изменении в ней маг-
нитного потока, создает в катушке ток такого направления, при
котором магнитный поток катушки, созданный этим током, пре-
пятствует изменению постороннего магнитного потока.
НЭто интересно знать.
Закон Ленца справедлив для всех случаев индуктирования тока в
проводниках, независимо от формы проводников и от того, каким
способом достигается изменение внешнего магнитного поля.
1.16.	Полезны или вредны индукционные токи?
Потери энергии
При каждом цикле перемагничивания часть магнитной энергии
теряется, переходя в тепло. Потери энергии складываются из потерь
на гистерезис (перемагничивание) и на вихревые токи.
Потери на вихревые токи вызываются электрическими токами,
которые магнитный поток индуцирует в магнитном материале.
Величина токов зависит от электрического сопротивления магнит-
ного материала. Кроме того, они пропорциональны квадрату частоты
изменения магнитного поля.
Для работы в переменном магнитном поле используют материалы с
узкой петлей гистерезиса, т. е. с очень малой коэрцитивной силой. Для
уменьшения потерь на вихревые токи стараются повысить удельное
сопротивление магнитного материала.
Это интересно знать.
При нагревании ферромагнетика происходит тепловая дезори-
ентация магнитных моментов и выше некоторой температуры
материал теряет магнитные свойства.
Индукционные токи в массивных проводниках
Как уже было сказано, изменяющийся магнитный поток способен
индуктировать ЭДС не только в витках катушки, но и в массивных
металлических проводниках. Пронизывая толщу массивного прово-
Глава 1. Радиолюбители, знакомьтесь: электротехника
57
дника, магнитный поток индуктирует в нем ЭДС, создающую индук-
ционные токи. Эти так называемые вихревые токи распространяются
по массивному проводнику и накоротко замыкаются в нем.
Сердечники трансформаторов, магнитопроводы различных элек-
трических машин и аппаратов представляют собой как раз те массив-
ные проводники, которые нагреваются возникающими в них индук-
ционными токами. Явление это нежелательно, поэтому для умень-
шения величины индукционных токов части электрических машин и
сердечники трансформаторов делают не массивными, а состоящими
из тонких листов, изолированных один от другого бумагой или слоем
изоляционного лака. Благодаря этому преграждается путь распро-
странения вихревых токов по массе проводника.
Но иногда на практике вихревые токи используются и как токи
полезные. На использовании этих токов основана, например, работа
индукционных нагревательных печей, счетчиков электрической энер-
гии и так называемых магнитных успокоителей подвижных частей
электроизмерительных приборов.
1.17.	Как работает трансформатор
ЭДС самоиндукции
Изменяющийся по величине ток всегда создает изменяющееся маг-
нитное поле, которое, в свою очередь, всегда индуктирует ЭДС. При
всяком изменении тока в катушке (или вообще в проводнике) в ней
самой индуктируется ЭДС самоиндукции.
Когда ЭДС в катушке индуктируется за счет изменения собствен-
ного магнитного потока, величина этой ЭДС зависит от скорости
изменения тока. Чем больше скорость изменения тока, тем больше
ЭДС самоиндукции.
Величина ЭДС самоиндукции зависит также от числа витков
катушки, густоты их намотки и размеров катушки. Чем больше диа-
метр катушки, число ее витков и густота намотки, тем больше ЭДС
самоиндукции. Эта зависимость ЭДС самоиндукции от скорости
изменения тока в катушке, числа ее витков и размеров имеет большое
значение в электротехнике.
58
Энциклопедия начинающего радиолюбителя
Направление ЭДС самоиндукции определяется по закону Ленца.
Закон Ленца.
ЭДС самоиндукции имеет всегда такое направление, при котором
она препятствует изменению вызвавшего ее тока.
Иначе говоря, убывание тока в катушке влечет за собой появле-
ние ЭДС самоиндукции, направленной по направлению тока, т. е.
препятствующей его убыванию. И, наоборот, при возрастании тока
в катушке возникает ЭДС самоиндукции, направленная против тока,
т. е. препятствующая его возрастанию.
Не следует забывать, что если ток в катушке не изменяется, то ника-
кой ЭДС самоиндукции не возникает.
Это интересно знать.
Явление самоиндукции особенно резко проявляется в цепи, содер-
жащей в себе катушку с магнитопроводом, который значительно
увеличивает магнитный поток катушки, а, следовательно, и вели-
чину ЭДС самоиндукции при его изменении.
Индуктивность
Итак, нам известно, что величина ЭДС самоиндукции в катушке,
кроме скорости изменения тока в ней, зависит также от размеров
катушки и числа ее витков.
Следовательно, различные по своей конструкции катушки при
одной и той же скорости изменения тока способны индуктировать в
себе различные по величине ЭДС самоиндукции.
Чтобы различать катушки между собой по их способности индук-
тировать в себе ЭДС самоиндукции, введено понятие индуктивности
катушек, или коэффициента самоиндукции.
Это полезно запомнить.
Индуктивность катушки есть величина, характеризующая свой-
ство катушки индуктировать в себе ЭДС самоиндукции.
Индуктивность данной катушки есть величина постоянная, не
зависящая как от силы проходящего по ней тока, так и от скорости
его изменения.
Глава 1. Радиолюбители, знакомьтесь: электротехника
59
0Это полезно запомнить.
Генри— это индуктивность такой катушки (или проводника), в
которой при изменении силы тока на 1 ампер в 1 секунду возникает
ЭДС самоиндукции в 1 вольт.
И Это интересно знать.
На практике иногда нужна катушка (или обмотка), не обладающая
индуктивностью. В этом случае провод наматывают на катушку,
предварительно сложив его вдвойне. Такой способ намотки называ-
ется бифилярным.
ЭДС взаимоиндукции
Итак, мы знаем, что ЭДС индукции в катушке можно вызвать, и не
перемещая в ней электромагнит, а изменяя лишь ток в его обмотке.
Но что чтобы вызвать ЭДС индукции в одной катушке за счет измене-
ния тока в другой, совершенно не обязательно вставлять одну из них
внутрь другой, а можно расположить их рядом.
И в этом случае при изменении тока в одной катушке возникающий
переменный магнитный поток будет пронизывать (пересекать) витки
другой катушки и вызовет в ней ЭДС (ЭДС взаимоиндукции).
Взаимоиндукция дает возможность связывать между собой посред-
ством магнитного поля различные электрические цепи. Такую связь
принято называть индуктивной связью.
Величина ЭДС взаимоиндукции зависит, прежде всего, от того, с
какой скоростью изменяется ток в первой катушке. Чем быстрее изме-
няется в ней ток, тем создается большая ЭДС взаимоиндукции.
Кроме того, величина ЭДС взаимоиндукции зависит от величины
индуктивности обеих катушек и от их взаимного расположения, а
также от магнитной проницаемости окружающей среды.
Следовательно, различные по своей индуктивности и взаимному
расположению катушки и в различной среде способны вызывать одна
в другой различные по величине ЭДС взаимоиндукции.
Чтобы иметь возможность различать между собой различные пары
катушек по их способности взаимно индуктировать ЭДС, введено поня-
тие о взаимоиндуктивности или коэффициенте взаимоиндукции.
Обозначается взаимоиндуктивность буквой М. Единицей ее изме-
рения, так же как и индуктивности, служит генри.
60
Энциклопедия начинающего радиолюбителя
НЭто интересно знать.
7 Генри— это такая взаимоиндуктивность двух катушек, при
которой изменение тока в одной катушке на 1 ампер в 1 секунду
вызывает в другой катушке ЭДС взаимоиндукции, равную 1 вольту.
На величину ЭДС взаимоиндукции влияет магнитная проницае-
мость окружающей среды. Чем больше магнитная проницаемость
среды, по которой замыкается переменный магнитный поток, связы-
вающий катушки, тем сильнее индуктивная связь катушек и больше
величина ЭДС взаимоиндукции.
На явлении взаимоиндукции основана работа такого важного элек-
тротехнического устройства, как трансформатор.
Трансформатор
Это полезно запомнить.
Трансформатор — это электромагнитное устройство, предна-
значенное для преобразования переменного тока одного напряже-
ния в переменный ток другого напряжения.
Трансформаторы применяют в источниках питания, для изме-
нения переменного напряжения, для согласования электрических
цепей, гальванической развязки электрических цепей. Одна из обмо-
ток трансформатора подключается к источнику переменного тока и
называется первичной, все остальные обмотки называются вторич-
ными.
Низкочастотные трансформаторы подразделяют на силовые (транс-
форматоры питания) и сигнальные (согласующие). Трансформаторы,
преобразующие импульсный сигнал, называют импульсными.
Конструктивно трансформатор состоит из двух и более обмоток,
изолированных друг от друга и магнитопровода (рис. 1.17).
Принцип действия трансформатора: пер-
Рис, 1.17. Трансформатор
вичный ток протекая через витки первич-
ной обмотки Wp наводит в ней и сердечнике
(магнитопроводе) переменное магнитное
поле, магнитный поток Ф которого пересе-
кает витки вторичной обмотки W2 и наводит
в них переменную ЭДС, возникает напряже-
ние U2 и ток 12 при наличии нагрузки.
Глава 1. Радиолюбители, знакомьтесь: электротехника
61
В зависимости от коэффициента трансформации n = Uj/U2 разли-
чают понижающие (п>1), повышающие (п<1) и согласующие(п = 1)
трансформаторы.
Это интересно знать.
На практике кроме трансформаторов применяют автотрансфор-
маторы. Они имеют одну обмотку и большое количество выходных
отводов или подвижный выходной контакт, перемещающийся по
виткам катушки. Это позволяет плавно или небольшими скачками
(дискретно) изменять выходное напряжение.
У автотрансформаторов по сравнению с трансформаторами име-
ется недостаток — отсутствует электрическое разделение (развязка)
первичной и вторичных цепей. Параметры и конструкции автотранс-
форматоров,и трансформаторов аналогичны.
1.18. Как устроен и работает электродвигатель
постоянного тока
Что такое электродвигатель постоянного тока
Это полезно запомнить.
Электродвигатель постоянного тока— электромеханическое
устройство, преобразующее электрическую энергию постоянного
тока в механическую энергию.
Электродвигатели постоянного тока применяют в тех электропри-
водах, где требуется большой диапазон регулирования скорости и
большая точность поддержания скорости вращения привода.
Работа электрического двигателя постоянного тока основана на
явлении электромагнитной индукции. Известно, что на проводник с
током, помещенный в магнитное поле, действует сила, определяемая
по правилу левой руки:
F = ВП.
где I — ток, протекающий по проводнику;
В — индукция магнитного поля;
I — длина проводника.
62
Энциклопедия начинающего радиолюбителя
При пересечении проводником магнитных силовых линий машины
в нем наводится электродвижущая сила, которая по отношению к току
в проводнике направлена против него, поэтому она называется обрат-
ной или противодействующей (противо-ЭДС).
НЭто интересно знать.
Электрическая мощность в двигателе преобразуется в механиче-
скую и частично тратится на нагревание проводника.
Устройство электродвигателя постоянного тока
Электродвигатель постоянного тока состоит из неподвижной
части — станины и вращающейся части — якоря.
Станина — полый стальной цилиндр, на внутренней поверхности
которого укреплено четное число выступающих главных полюсов
электродвигателя постоянного тока. Эти полюсы собраны из тон-
ких изолированных друг от друга лаком листов электротехнической
стали и заканчиваются расширенной частью — полюсными наконеч-
никами для распределения магнитной индукции в воздушном зазоре
по закону, близкому к трапецеидальному.
Линии, проходящие через середины полюсов и центр вала электродви-
гателя постоянного тока, называют ее продольными магнитными осями.
На полюсах расположены одна или несколько обмоток возбужде-
ния постоянного тока, которые соединены между собой так, чтобы
получить чередующуюся полярность полюсов, возбуждающих основ-
ное неподвижное магнитное поле машины.
Обмотки возбуждения с большим числом витков тонкого провода
и значительным сопротивлением имеют выводы к зажимам с обозна-
чениями ПИ и Ш2, а обмотки возбуждения с малым числом витков
толстого провода и малым сопротивлением — выводы к зажимам с
обозначениями С1 и С2.
Между главными полюсами электродвигателя постоянного тока
расположены добавочные полюсы, которые меньше главных, и изго-
товлены массивными из стали. Обычно число добавочных полюсов
равно числу главных и только в электродвигателях номинальной
мощностью до 2—2,5 кВт число их уменьшено вдвое. На этих полюсах
размещена обмотка добавочных полюсов с небольшим числом вит-
ков толстого провода, малого сопротивления с выводами к зажимам с
обозначениями Д1 и Д2.
Глава 1. Радиолюбители, знакомьтесь: электротехника
63
В электродвигателях постоянного тока, предназначенных для тяже-
лого режима работы, полюсные наконечники имеют пазы, параллель-
ные оси вала, где находится компенсационная обмотка с небольшим
числом витков толстого провода и малым сопротивлением с выводами
к зажимам с обозначениями К1 и К2.
Обмотки возбуждения, обмотка добавочных полюсов и компен-
сационная обмотка выполнены изолированным медным проводом.
При проводах значительного сечения обмотку добавочных полюсов
выполняют неизолированной медной шиной, навитой спиралью на
узкое ребро, с прокладкой изоляции как между витками, так и между
ними и самим полюсом.
Мощность на возбуждение магнитного поля электродвигателя
постоянного тока в зависимости от ее размеров составляет от 0,5 до
5 % ее номинальной мощности.
Между поверхностями полюсных наконечников и магнитопрово-
дом якоря имеется воздушный зазор, радиальный размер которого
в зависимости от номинальной мощности электродвигателя и его
быстроходности изменяется обычно от нескольких долей миллиметра
до десяти миллиметров.
Якорь барабанного типа — зубчатый цилиндр, укрепленный на валу
электродвигателя постоянного тока, собранный из пакетов, составлен-
ных из тонких изолированных друг от друга лаком листов электротех-
нической стали с пазами на наружной поверхности. Между пакетами
находятся радиальные вентиляционные каналы, а пазы якоря запол-
нены изолированными медными проводниками, которые по торцам
соединены между собой в секции, входящие в обмотку якоря.
проводники компенсационной
НГ
станина
лапа
полюсный
наконечник
главный
полюс
обмотка
возбуждения
обмотка добавочного полюса обмотки
добавочный полюс
N1
nln
щетка
S--S
вал
коллектор
проводники
обмотки якоря
IN!
Рис. 1.18. Устройство электродвигателя постоянного тока
воздушный зазор
магнитопровод якоря
НГ

64
Энциклопедия начинающего радиолюбителя
Коллектор — полый цилиндр из мелких пластин твердотянутой
меди трапецеидального сечения, изолированных миканитовыми про-
кладками и манжетами друг от друга и от вала.
Из технологических соображений обмотку якоря выполняют двух-
слойной, располагая в каждом пазу его магнитопровода по две сто-
роны различных секций:
♦	в верхнем слое одного паза — одну сторону секции, показанную
сплошной линией;
♦	в нижнем слое другого паза, находящегося под противополож-
ным главным полюсом, — другую сторону этой же секции, изо-
браженную пунктирной линией. Пазы, где находятся обе сторо-
ны одной и той же секции, смещены относительно друг друга
на величину, близкую или равную полюсному делению т — рас-
стоянию по окружности якоря между осями соседних главных
полюсов.
Независимо от типа обмотки якоря — петлевой или волновой —
она образует замкнутую цепь. Эта цепь разделена группами неподвиж-
ных графитных, угольно-графитных, медно-графитных или бронзово-
графитных щеток, прижимаемых пружинами к коллектору.
Это интересно знать.
При петлевой, или параллельной, обмотке число параллельных
ветвей равно числу главных полюсов электродвигателя, а при вол-
новой, или последовательной, обмотке оно всегда равно двум.
Группы щеток, укрепленных в щеткодержателях, устанавливают
равномерно по окружности коллектора перед серединой главных
полюсов. Это сделано для того, чтобы они присоединялись к тем сек-
циям обмотки якоря, которые в данный момент находятся на геоме-
трических нейтралях якоря. Эти нейтрали — неподвижные линии,
проходящие через центр вала машины по осям добавочных полюсов.
Щеткодержатели укреплены на пальцах поворотной щеточной тра-
версы, от которой они электрически изолированы.
С помощью траверсы допускается смещать щетки в небольших
пределах по окружности коллектора относительно полюсов при
настройке работы щеточного аппарата. Совокупность коллектора и
щеток создает скользящий контакт с вращающейся обмоткой якоря.
Число групп щеток с чередующейся полярностью обычно равно
числу главных полюсов электродвигателя постоянного тока. Для обра-
Глава 1. Радиолюбители, знакомьтесь: электротехника
65
зования выводов обмотки якоря Я1 и Я2 щетки одинаковых полярно-
стей, находящихся перед серединой соответствующих одноименных
главных полюсов, соединяют между собой. От них выводят прово-
дники большого сечения или шины к зажимам с обозначениями Я1
и Я2. Последние используют для присоединения к другим обмоткам
машины или к внешней цепи.
На валу электродвигателя постоянного тока со стороны, противопо-
ложной коллектору, укреплен вентилятор центробежного типа, кото-
рый обеспечивает лучшее охлаждение машины. Вал лежит в подшип-
никах, расположенных в подшипниковых щитах электродвигателя.
1.19. Как устроен и работает асинхронный
электродвигатель
Принцип действия асинхронного двигателя
Это полезно запомнить.
Электрические машины, преобразующие электрическую энергию
переменного тока в механическую энергию, называются электро-
двигателями переменного тока.
В промышленности наибольшее распространение получили асин-
хронные двигатели трехфазного тока. Рассмотрим устройство и
принцип действия этих двигателей.
Принцип действия асинхронного двигателя основан на использо-
вании вращающегося магнитного поля.
Для уяснения работы такого двигателя проделаем следующий опыт.
Укрепим подковообразный магнит на оси таким образом, чтобы
его можно было вращать за ручку
(рис. 1.19). Между полюсами магнита
расположим на оси медный цилиндр,
могущий свободно вращаться.
Начнем вращать магнит за ручку по
часовой стрелке. Поле магнита также нач-
нет вращаться. При вращении оно будет
пересекать своими силовыми линиями
медный цилиндр. В цилиндре, по закону
Рис. 1.19. Простейшая модель
для получения вращающегося
магнитного поля
66
Энциклопедия начинающего радиолюбителя
электромагнитной индукции, возникнут вихревые токи, которые созда-
дут свое собственное магнитное поле — поде цилиндра. Это поле будет
взаимодействовать с магнитным полем постоянного магнита. В резуль-
тате цилиндр начнет вращаться в ту же сторону, что и магнит.
Установлено, что скорость вращения цилиндра несколько меньше
скорости вращения поля магнита.
Действительно, если цилиндр вращается с той же скоростью, что
и магнитное поле, то магнитные силовые линии не пересекают его, а,
следовательно, в нем не возникают вихревые токи, вызывающие вра-
щение цилиндра.
Скорость вращения магнитного поля принято называть синхрон-
ной, так как она равна скорости вращения магнита, а скорость враще-
ния цилиндра — асинхронной (несинхронной). Поэтому сам двига-
тель получил название асинхронного двигателя. Скорость вращения
цилиндра (ротора) отличается от синхронной скорости вращения маг-
нитного поля на небольшую величину, называемую скольжением.
Обозначив скорость вращения ротора через щ и скорость враще-
ния поля через п, мы можем подсчитать величину скольжения в про-
центах по формуле:
s = (п - nj)/n.
Устройство асинхронного электродвигателя
Доливо-Добровольского
Рис. 1.20. Схема
асинхронного
электродвигателя
В приведенном выше опыте (рис. 1.19) вращающееся магнитное
поле и вызванное им вращение цилиндра мы получали благодаря
вращению постоянного магнита. Поэтому такое
к сети трехфазного тока устройство еще не является электродвигателем.
Надо заставить электрический ток создавать вра-
щающееся магнитное поле и использовать его для
вращения ротора. Задачу эту в свое время бле-
стяще разрешил М. О. Доливо-Добровольский.
Он предложил использовать для этой цели трех-
фазный ток.
На рис. 1.20 показана схема асинхронного элек-
тродвигателя М. О. Доливо-Добровольского.
На полюсах железного сердечника кольцевой
формы, называемого статором электродвига-
Доливо-Добровольскоготепя, помещены три обмотки, расположенные
Глава 1. Радиолюбители, знакомьтесь: электротехника
67
одна относительно другой под углом 120° и подключенные к сети
трехфазного тока.
Внутри сердечника укреплен на оси металлический цилиндр, назы-
ваемый ротором электродвигателя.
Если обмотки соединить между собой так, как показано на рис. 1.20,
и подключить их к сети трехфазного тока, то общий магнитный поток,
создаваемый тремя полюсами, окажется вращающимся.
Вращающее магнитное поле
На рис. 1.21. показан график изменения токов в обмотках дви-
гателя и процесс возникновения вращающегося магнитного поля.
Рассмотрим — подробнее этот процесс.
В положении «А» на графике ток в первой фазе равен нулю, во вто-
рой фазе он отрицателен, а в третьей — положителен. Ток по катушкам
полюсов потечет в направлении, указанном на рис. 1.21 стрелками.
Рис. 1.21. Получение вращающегося магнитного поля
Определив по правилу правой руки направление созданного током
магнитного потока, мы убедимся, что на внутреннем конце полюса
(обращенном к ротору) третьей катушки будет создан южный полюс
(Ю), а на полюсе второй катушки — северный полюс (С).
Это интересно знать.
Суммарный магнитный поток будет направлен от полюса второй
катушки через ротор к полюсу третьей катушки.
68
Энциклопедия начинающего радиолюбителя
В положении «Б» на графике ток во второй фазе равен нулю, в пер-
вой фазе он положителен, а в третьей отрицателен. Ток, протекая по
катушкам полюсов, создает на конце первой катушки южный полюс
(Ю), на конце третьей катушки северный полюс (С).
Это интересно знать.
Суммарный магнитный поток теперь будет направлен от тре-
тьего полюса через ротор к первому полюсу, т. е. полюсы при этом
переместятся на 120°.
В положении «В» на графике ток в третьей фазе равен нулю, во
второй фазе он положителен, а в первой отрицателен. Теперь ток, про-
текая по первой и второй катушкам, создаст на конце полюса первой
катушки — северный полюс (С), а на конце полюса второй катушки —
южный полюс (Ю), т. е. полярность суммарного магнитного поля пере-
местится еще на 120°. В положении «Г» на графике магнитное поле
переместится еще на 120°.
Таким образом, суммарный магнитный поток будет менять свое
направление с изменением направления тока в обмотках статора
(полюсов).
При этом за один период изменения тока в обмотках магнитный
поток сделает полный оборот. Вращающийся магнитный поток будет
увлекать за собой цилиндр, и мы получим, таким образом, асинхрон-
ный электродвигатель.
Это интересно знать.
к На рис. 1.21 обмотки статора соединены «звездой», однако враща-
ющееся магнитное поле образуется и при соединении их «треуголь-
ником».
Если мы поменяем местами обмотки второй и третьей фаз, то маг-
нитный поток изменит направление своего вращения на обратное.
Такого же результата можно добиться, не меняя местами обмотки
статора, а направляя ток второй фазы сети в третью фазу статора, а
третью фазу сети — во вторую фазу статора.
Сделаем вывод.
Таким образом, изменить направление вращения магнитного поля
можно переключением двух любых фаз.
Глава 1. Радиолюбители, знакомьтесь: электротехника
69
Частота вращения асинхронного двигателя
Мы рассмотрели устройство асинхронного двигателя, имеющего
на статоре три обмотки. В этом случае вращающееся магнитное поле
двухполюсное и число его оборотов в одну секунду равно числу пери-
одов изменения тока в одну секунду.
Если на статоре разместить по окружности шесть обмоток, то будет
создано четырехполюсное вращающееся магнитное поле. При девяти
обмотках поле будет шестиполюсным.
При частоте трехфазного тока f, равной 50 периодам в секунду,
или 3000 в минуту, число оборотов в минуту п вращающегося поля
будет:
♦	при двухполюсном статоре — п = (50 х 60)/1 = 3000 об/мин;
♦	при четырехполюсном статоре — п = (50 х 60)/2 = 1500 об/мин;
♦	при шестиполюсном статоре — п = (50 х 60)/3 = 1000 об/мин,
♦	при числе пар полюсов статора, равном р — n = (f х 60)/р.
Итак, мы установили скорость вращения магнитного поля и зави-
симость ее от числа обмоток на статоре двигателя.
Ротор же двигателя будет, как нам известно, несколько отставать в
своем вращении.
Однако отставание ротора очень небольшое. Так, например, при
холостом ходе двигателя разность скоростей составляет всего 3%, а
при нагрузке 5—7%.
Сделаем вывод.
Следовательно, обороты асинхронного двигателя при изменении
нагрузки изменяются в очень небольших пределах, что является
одним из его достоинств.
1.20. Знакомьтесь: электрическое поле
и электростатическая индукция
Понятие об электрическом поле
Известно, что в пространстве, окружающем электрические заряды,
действуют силы электрического поля. Многочисленные опыты над
заряженными телами полностью подтверждают это. Пространство,
окружающее любое заряженное тело, является электрическим полем,
в котором действуют электрические силы.
70
Энциклопедия начинающего радиолюбителя
Направление сил поля называют силовыми линиями электриче-
ского поля. Поэтому условно считают, что электрическое поле есть
совокупность силовых линий.
Силовые линии электрического поля
Силовые линии поля обладают определенными свойствами:
♦	силовые линии выходят всегда из положительно заряженного
тела, а входят в тело, заряженное отрицательно;
♦	они выходят во все стороны
перпендикулярно поверхности
заряженного тела и перпенди-
кулярно входят в него;
♦	силовые линии двух одноимен-
но заряженных тел как бы от-
талкиваются одна от другой
(рис. 1.22, а), а разноименно
заряженных — притягиваются
(рис. 1.22, б).
Рис. 1.22. Электростатическое поле
двух заряженных тел:
а — тела заряжены одноименно;
б—тела заряжены разноименно
Это интересно знать.
Сила притяжения или отталкивания зависит от величины зарядов
’ тел и от расстояния между ними.
Диэлектрическая проницаемость
Если в пространстве между телами будет не воздух, а какой-нибудь
другой диэлектрик, т. е. непроводник электричества, то сила взаимо-
действия между телами уменьшится.
Это полезно запомнить.
Величина, характеризующая свойства диэлектрика и показывающая,
во сколько раз сила взаимодействия между зарядами увеличится,
если данный диэлектрик заменить воздухом, называется относи-
тельной диэлектрической проницаемостью данного диэлектрика.
Диэлектрическая проницаемость равна: для воздуха и газов — 1;
для эбонита 2—4; для слюды 5—8; для масла 2—5; для бумаги 2—2,5;
для парафина 2—2,6.
Глава 1. Радиолюбители, знакомьтесь: электротехника
71
Электростатическая индукция
Если проводящему телу А шарообразной формы, изолированному
от окружающих предметов, сообщить отрицательный электрический
заряд, т. е. создать в нем избыток электронов, то этот заряд равно-
мерно распределится по поверхности тела (рис. 1.23). Так происхо-
дит потому, что электроны, отталкиваясь один от другого, стремятся
выйти на поверхность тела.
Поместим незаряженное тело Б, также
изолированное от окружающих предметов, в
поле тела А. Тогда на поверхности тела Б поя-
вятся электрические заряды, причем на сто-
роне, обращенной к телу А, образуется заряд,
противоположный заряду тела А (положи-
тельный), а на другой стороне — заряд, одно-
именный с зарядом тела А (отрицательный).
Электрические заряды, распределяясь таким
образом, остаются на поверхности тела Б до
тех пор, пока оно находится в поле тела А.
А	Б
Рис. 1.23. Явление
электростатической
индукции
Если тело Б вынести из поля или удалить тело А, то электрический
заряд на поверхности тела Б нейтрализуется. Такой способ электри-
зации на расстоянии называется электростатической индукцией или
электризацией посредством влияния.
Чем выше будет степень электризации тела А, т. е. чем выше его
потенциал, тем до большего потенциала можно наэлектризовать
посредством электростатической индукции тело Б.
Сделаем вывод.
Явление электростатической индукции дает возможность при
определенных условиях накапливать электричество на поверхно-
сти проводящих тел.
1.21. Что такое электрическая емкость,
и как работаю конденсаторы
Электрическая емкость
Каждое тело можно зарядить до известного предела, т. е. до опреде-
ленного потенциала; повышение потенциала сверх предельного влечет
72
Энциклопедия начинающего радиолюбителя
за собой разряд тела в окружающую атмосферу. Для разных тел необ-
ходимо различное количество электричества, чтобы довести их до
одного и того же потенциала. Иначе говоря, различные тела вмещают
различное количество электричества, т. е. обладают разной электри-
ческой емкостью (или просто емкостью).
Это полезно запомнить.
Электрической емкостью называется способность тела вме-
щать в себе определенное количество электричества, повышая
при этом свой потенциал до определенной величины.
Чем больше поверхность тела, тем больший электрический заряд
может вместить в себя это тело. Если тело имеет форму шара, то
емкость его находится в прямой зависимости от радиуса шара.
Емкость измеряют фарадами (мили-, микро-, нано-, пикофара-
дами).
Это полезно запомнить.
1 фарада — емкость такого тела, которое, получив заряд элек-
тричества в один кулон, повышает свой потенциал на один вольт.
Электрическая емкость, т. е. свойство проводящих тел накапли-
вать в себе электрический заряд, широко используется в электротех-
нике. На этом свойстве основано устройство электрических конден-
саторов.
Емкость конденсатора
Конденсатор состоит из двух проводящих пластин (обкладок), изо-
лированных одна от другой прослойкой воздуха или каким-либо дру-
гим диэлектриком (слюдой, бумагой и т. д.).
Если одной из пластин сообщить положительный заряд, а другой —
отрицательный, т. е. противоположно зарядить их, то заряды пластин,
взаимно притягиваясь, будут удерживаться на пластинах. Это позво-
ляет сосредоточить на пластинах гораздо большее количество элек-
тричества, чем, если бы заряжать их в удалении одна от другой.
Следовательно, конденсатор может служить устройством, запасаю-
щим на своих обкладках значительное количество электричества. Иначе
говоря, конденсатор — это накопитель электрической энергии.
Глава 1. Радиолюбители, знакомьтесь: электротехника
73
Емкость конденсатора равна:
С = е8/4л/,
где С — емкость;
е — диэлектрическая проницаемость диэлектрика;
S — площадь одной пластины в см2;
л — постоянное число, равное 3,14;
I — расстояние между пластинами в см.
НЭто интересно знать.
Из этой формулы видно, что с увеличением площади пластин
емкость конденсатора увеличивается, а с увеличением расстояния
между ними уменьшается.
Поясним эту зависимость. Чем больше площадь пластин, тем боль-
шее количество электричества они способны вместить, а, следова-
тельно, и емкость конденсатора будет большей.
При уменьшении расстояния между пластинами возрастает вза-
имное влияние (индукция) между их зарядами, что позволяет сосре-
доточить на пластинах большее количество электричества, а, следова-
тельно, увеличить емкость конденсатора.
Таким образом, если мы хотим получить конденсатор большой
емкости, мы должны брать пластины большой площади и изолиро-
вать их между собой тонким слоем диэлектрика.
Формула показывает также, что с увеличением диэлектрической
проницаемости диэлектрика емкость конденсатора увеличивается.
В Это интересно знать.
Следовательно, конденсаторы, равные по своим геометрическим
размерам, но содержащие в себе различные диэлектрики, имеют
различную емкость.
Заряд и разряд конденсатора
Включим конденсатор постоянной емкости в цепь. При установке
переключателя К на контакт а (рис. 1.24) конденсатор будет включен в
цепь батареи. Стрелка амперметра в момент включения конденсатора
в цепь отклонится и затем постепенно станет на нуль.
74
Энциклопедия начинающего радиолюбителя
Рис. 1.24.
Конденсатор в цепи
постоянного тока
Следовательно, по цепи прошел электрический
ток в определенном направлении. Если теперь пере-
ключатель поставить на контакт б (т. е. замкнуть
обкладки), то стрелка амперметра отклонится в дру-
гую сторону и опять станет на нуль. Следовательно,
по цепи также прошел ток, но уже другого направ-
ления. Разберем это явление.
Когда конденсатор был подключен к батарее, он заряжался, т. е. его
обкладки получали одна положительный заряд, а другая — отрица-
тельный заряд. Заряд продолжался до тех пор, пока разность потен-
циалов между обкладками конденсатора не сравнялась с напряжением
батареи. Амперметр, включенный последовательно в цепь, показал
ток заряда конденсатора, который прекратился, как только зарядился
конденсатор.
Когда же конденсатор отключили от батареи, он остался заря-
женным, и разность потенциалов между его обкладками была равна
напряжению батареи.
Однако, как только замкнули конденсатор, он начал разряжаться.
По цепи пошел ток разряда, но уже в направлении, обратном току
заряда. Это продолжалось до тех пор, пока не исчезла разность потен-
циалов между обкладками, т. е. пока конденсатор не разрядился.
Следовательно, если конденсатор включить в цепь постоянного
тока, то в цепи пойдет ток только в момент заряда конденсатора, а в
дальнейшем тока в цепи не будет, так как цепь будет разорвана диэ-
лектриком конденсатора.
Поэтому говорят, что «конденсатор не пропускает постоянного тока».
Рабочее напряжение конденсатора
Количество электричества (Q), которое можно сосредоточить на
пластинах конденсатора, его емкость (С) и величина подводимого'к
конденсатору напряжения (U) связаны следующей зависимостью:
Q = CU.
Эта формула показывает, что чем больше емкость конденсатора,
тем большее количество электричества можно сосредоточить на нем,
не повышая сильно напряжения на его обкладках.
Повышение напряжения при неизменной емкости также приводит
к увеличению запасаемого конденсатором количества электричества.
Глава 1. Радиолюбители, знакомьтесь: электротехника
75
Однако если к обкладкам конденсатора подвести большое напряже-
ние, то конденсатор может быть «пробит», т. е. под действием этого
напряжения диэлектрик в каком-то месте разрушится и пропустит
через себя ток. Конденсатор при этом прекратит свое действие. Чтобы
избежать порчи конденсаторов, на них указывают величину допусти-
мого рабочего напряжения.
Равнозначный конденсатор
Отдельные конденсаторы могут быть соединены друг с другом раз-
личным образом. При этом во всех случаях можно найти емкость
некоторого равнозначного конденсатора, который может заменить
ряд соединенных между собой конденсаторов.
Для равнозначного конденсатора выполняется условие: если под-
водимое к обкладкам равнозн» гного конденсатора напряжение равно
напряжению, подводимому к крайним зажимам группы конденса-
торов, то равнозначный конденсатор накопит такой же заряд, как и
группа конденсаторов.
Параллельное соединение конденсаторов
На рис. 1.25 изображено параллельное соединение нескольких кон-
денсаторов. В этом случае напряжения, подводимые к отдельным кон-
денсаторам, одинаковы: Ur = U2 = U3 = U. Заряды на обкладках отдель-
ных конденсаторов: Q1 = QU, Q2 = C2U, Q3 = C3U, а заряд,
полученный от источника Q = Q, + Q2 + Q3.
Общая емкость равнозначного (эквивалентного) кон-
денсатора:
С = Q/U = (Q! + Q2 + Q3)/U = Q + С2 + С3;
т. е. при параллельном соединении конденсаторов общая
емкость равна сумме емкостей отдельных конденсаторов.
Последовательное соединение конденсаторов
При последовательном соединении конденсаторов (рис. 1.26) на
обкладках отдельных конденсаторов электрические заряды по вели-
чине равны:
Рис. 1.25. Схема
параллельного
соединения
конденсаторов
Qi — Q2 - Q3 - Q-
76
Энциклопедия начинающего радиолюбителя
С1 С2 СЗ
+И|- 1Г
+Q —Q +Q —Q +Q —Q
Рис. 1.26. Схема
последовательного
соединения
конденсаторов
Действительно, от источника питания
заряды поступают лишь на внешние обкладки
цепи конденсаторов, а на соединенных между
собой внутренних обкладках смежных конден-
саторов происходит лишь перенос такого же по
величине заряда с одной обкладки на другую
(наблюдается электростатическая индукция), поэтому и на них появ-
ляются равные и разноименные электрические заряды.
Напряжения между обкладками отдельных конденсаторов при
их последовательном соединении зависят от емкостей отдельных
конденсаторов: Ut = Q/Cp Ut = Q/C2, Uj = Q/C3, а общее напряжение
U = Ц + U2 + U3.
Общая емкость равнозначного (эквивалентного) конденсатора
С = Q/U = Q/(Uj + U2 + U3), т. е. при последовательном соединении кон-
денсаторов величина, обратная общей емкости, равна сумме обратных
величин емкостей отдельных конденсаторов.
Формулы эквивалентных емкостей аналогичны формулам эквива-
лентных проводимостей.
Задачка 1. Три конденсатора, емкости которых С, = 20 мкФ,
С2 = 25 мкФ и С3 = 30 мкФ, соединяются последовательно, необходимо
определить общую емкость.
Общая емкость определяется из выражения 1/С = 1/С1 + 1/С2 + 1/С3 =
= 1/20 + 1/25 + 1/30 = 37/300, откуда С == 8,11 мкФ.
Задачка 2. 100 конденсаторов емкостью каждый 2 мкФ соединены
параллельно. Определить общую емкость. Общая емкость С = Ю0Ск =
= 200 мкФ.
1.22. Рассмотрим трехфазный переменный ток
Первое знакомство
В настоящее время во всем мире получила наибольшее распростра-
нение трехфазная система переменного тока.
Это полезно запомнить.
Трехфазной системой электрических цепей называют систему,
состоящую из трех цепей, в которых действуют переменные ЭДС
Глава 1. Радиолюбители, знакомьтесь: электротехника
77
одной и той же частоты, сдвинутые по фазе друг относительно
друга на 1/3 периода (<р = 2л/3).
Каждую отдельную цепь такой системы коротко называют ее
фазой, а систему трех сдвинутых по фазе переменных токов в таких
цепях называют просто трехфазным током.
Генератор трехфазного тока
Почти все генераторы, установленные на электростанциях, явля-
ются генераторами трехфазного тока. По существу, каждый такой
генератор представляет собой соединение в одной электрической
машине трех генераторов переменного тока. Она сконструирована
таким образом, что индуцированные в них ЭДС сдвинуты друг отно-
сительно друга на одну треть периода, как это показано на рис. 1.27.
Как осуществляется подобный генератор легко понять из схемы на
рис. 1.28.
Здесь имеются три самостоятельных якоря, расположенных на ста-
торе электрической машины и смещенных на 1/3 окружности (120°).
В центре электрической машины вращается общий для всех якорей
индуктор, изображенный на схеме в виде постоянного магнита.
В каждой катушке индуцируется переменная ЭДС одной и той же
частоты. Но моменты прохождения этих ЭДС через нуль (или через
максимум) в каждой из катушек окажутся сдвинутыми на 1/3 периода
друг относительно друга. Ведь индуктор проходит мимо каждой
катушки на 1/3 периода позже, чем мимо предыдущей.
Рис. 7.27. Графики зависимости
от времени ЭДС, индуцированных
в обмотках якоря генератора
трехфазного тока
Рис, 1,28, Три пары независимых
проводов, присоединенных к трем
якорям генератора трехфазного тока,
питают осветительную сеть
78
Энциклопедия начинающего радиолюбителя
Четырехпроводная система проводки при соединении звездой
Каждая обмотка трехфазного генератора является самостоя-
тельным генератором тока и источником электрической энергии.
Присоединив провода к концам каждой из них, как это показано на
рис. 1.28, мы получили бы три независимые цепи, каждая из которых
могла бы питать те или иные электроприемники, например электри-
ческие лампы.
В этом случае для передачи всей энергии, которую поглощают элек-
троприемники, требовалось бы шесть проводов. Можно, однако, так
соединить между собой обмотки генератора трехфазного тока, чтобы
обойтись четырьмя и даже тремя проводами, т. е. значительно сэко-
номить проводку.
Первый из этих способов называется соединением звездой (рис. 1.29).
Рис. 1.29. Четырехпроводная система проводки
при соединении трехфазного генератора звездой
Нагрузки (группы электрических ламп I, II, III) питаются фазными
напряжениями. Будем называть зажимы обмоток 1, 2, 3 началами, а
зажимы Г, 2', 3' — концами соответствующих фаз.
Соединение звезд заключается в следующем.
Во-первых, соединяем концы всех обмоток в одну точку генера-
тора, которая называется нулевой точкой или нейтралью.
Во-вторых, соединяем генератор с приемниками электроэнергии
четырьмя проводами:
♦	тремя так называемыми линейными проводами, идущими от
начала обмоток 1, 2, 3;
♦	нулевым или нейтральным проводом, идущим от нулевой точ-
ки генератора.
Такая система проводки называется четырехпроводной. Напряже-
ния между нулевой точкой й началом каждой фазы называют фаз-
Глава 1. Радиолюбители, знакомьтесь: электротехника
79
ними напряжениями, а напряжения между началами обмоток, т. е.
точками 1 и 2, 2 и 3, 3 и 1, называют линейными. Фазные напряже-
ния обычно обозначают U1, U2, U3, или в общем виде иф, а линейные
напряжения — U12, U23, U31, или в общем виде Un.
Между амплитудами или действующими значениями фазных и
линейных напряжений при соединении обмоток генератора звездой
существует соотношение Un = ^Зиф = 1,73иф.
Таким образом, например, если фазное напряжение генератора
иф = 220 В, то при соединении обмоток генератора звездой линейное
напряжение 11л = 380 В.
Симметричность нагрузки
В случае равномерной нагрузки всех трех фаз генератора, т. е. при
приблизительно одинаковых токах в каждой из них, ток в нулевом
проводе равен нулю. Поэтому в этом случае можно нулевой провод
упразднить и перейти к еще более экономной трехпроводной системе.
Все нагрузки включаются при этом между соответствующими парами
линейных проводов.
И Это интересно знать.
При несимметричной нагрузке токе нулевом проводе не равен нулю,
но, вообще говоря, он слабее, чем ток в линейных проводах. Поэтому
нулевой провод может быть тоньше, чем линейные.
При эксплуатации трехфазного переменного тока стремятся сде-
лать нагрузку различных фаз по возможности одинаковой. Поэтому,
например, при устройстве осветительной сети большого дома при
четырехпроводной системе вводят в каждую квартиру нулевой про-
вод и один из линейных с таким расчетом, чтобы в среднем на каждую
фазу приходилась примерно одинаковая нагрузка.
Соединение треугольником
Другой способ соединения обмоток генератора, также допускаю-
щий трехпроводную проводку — это соединение треугольником,
изображенное на рис. 1.30.
Здесь конец каждой обмотки соединен с началом следующей, так
что они образуют замкнутый треугольник. Линейные провода при-
80
Энциклопедия начинающего радиолюбителя
соединены к вершинам этого треугольника —
точкам 1, 2 и 3.
Это интересно знать.
При соединении треугольником линейное
напряжение генератора равно его фаз-
ному напряжению: и„=иф.
— 1
U12
---2
U23
---3
Рис. 1.30. Схема соединения
обмоток трехфазного
генератора треугольником
Таким образом, переключение обмоток генератора со звезды на тре-
угольник приводит к снижению линейного напряжения в VI » 1,73 раза.
Будьте осторожны.
Соединение треугольником также допустимо лишь при одинаковой
или почти одинаковой нагрузке фаз. Иначе ток в замкнутом кон-
туре обмоток будет слишком силен, что опасно для генератора.
Соединение нагрузок в трехфазной системе
При применении трехфазного тока отдельные приемники
(нагрузки), питающиеся от отдельных пар проводов, также могут быть
соединены:
♦	либо звездой, т. е. так, что один конец их присоединен к общей
точке, а оставшиеся три свободных конца присоединяются к ли-
нейным проводам сети;
♦	либо треугольником, т. е. так, что все нагрузки соединяются по-
следовательно и образуют общий контур, к точкам 1, 2, 3 кото-
рого присоединяются линейные провода сети.
На рис. 1.31 показано соединение нагрузок звездой при трехпро-
водной системе проводки, а на рис. 1.32 — при четырехпроводной
системе проводки (в этом случае
общая точка всех нагрузок соеди-
няется с нулевым проводом). На
рис. 1.33 показана схема соединения
нагрузок треугольником при трех-
проводной системе проводки.
Практически важно иметь в виду
следующее. При соединении нагру-
зок треугольником каждая нагрузка
Рис. 1.31. Соединение нагрузок звездой
при трехпроводной системе проводки
Глава 1. Радиолюбители, знакомьтесь: электротехника
81
Линейный провод
находится под линейным	~
напряжением, а при соеди- линейный провод
нении звездой — ПОД напря- Линейный провод
жением, в -УЗ раз меньшим.
Для случая четырехпровод-
ной системы это положение
иллюстрируется на рис. 1.32.
Но то же имеет место в слу-
чае трехпроводной системы
(рис. 1.31).
Рис. 1.32. Соединение нагрузок звездой при
четырехпроводной системе проводок
Между каждой парой линейных
Рис. 1.33. Соединение нагрузок
треугольником при трехпроводной
системе проводки
напряжений здесь включены после-
довательно две нагрузки, токи в
которых сдвинуты по фазе на 2л/3.
Напряжение на каждой нагрузке
равно соответствующему линейному
напряжению, деленному на -Уз.
Таким образом, при переключе-
нии нагрузок со звезды на треуголь-
ник напряжения на каждой нагрузке,
а, следовательно, и ток в ней повышаются в -УЗ « 1,73 раза. Если, напри-
мер, линейное напряжение трехпроводной сети равнялось 380 В, то
при соединении звездой (рис. 1.31) напряжение на каждой из нагрузок
будет равно 220 В, а при включении треугольником (рис. 1.33) будет
равно 380 В.
1.23. Как повысить коэффициент мощности
в цепях синусоидального тока
Влияние реактивного тока
Большинство современных потребителей электрической энергии
имеют индуктивный характер нагрузки, токи которой отстают по фазе
от напряжения источника. Так для асинхронных двигателей, транс-
форматоров, сварочных аппаратов и других реактивный ток необхо-
дим для создания вращающегося магнитного поля у электрических
машин и переменного магнитного потока трансформаторов.
82
Энциклопедия начинающего радиолюбителя
Активная мощность таких потребителей при заданных значениях
тока и напряжения зависит от coscp:
Р = UIcoscp, I = P/Ucos<p.
И Это интересно знать.
Снижение коэффициента мощности (cos<p) приводит к увеличению
тока.
Косинус фи особенно сильно снижается при работе двигателей
и трансформаторов вхолостую или при большой недогрузке. Если в
сети есть реактивный ток, мощность генератора, трансформаторных
подстанции и сетей используется не полностью.
Это интересно знать.
да.да С уменьшением cos<p значительно возрастают потери энергии на
нагрев проводов и катушек электрических аппаратов.
Например, если активная мощность остается постоянной, обеспе-
чивается током 100 А при coscp = 1, то при понижении coscp до 0,8 и той
же мощности сила тока в сети возрастает в 1,25 раза.
Потери на нагрев проводов сети и обмоток генератора (трансфор-
матора) Рнагр = 12сети х RceTH пропорциональны квадрату тока, то есть
они возрастают в 1,252 = 1,56 раза.
При cos<p = 0,5 сила тока в сети при той же активной мощности равна
100/0,5 = 200 А, а потери в сети возрастают в 4 раза (!). Возрастают
потери напряжения в сети, что нарушает нормальную работу других
потребителей.
Счетчик потребителя во всех случаях отсчитывает одно и то же
количество потребляемой активной энергии в единицу времени, но в
последнем случае генератор подает в сеть силу тока, в 2 раза большую,
чем в первом. Нагрузка же генератора (тепловой режим) определя-
ется не активной мощностью потребителей, а полной мощностью в
киловольт-амперах, то есть произведением напряжения на силу тока,
протекающего по обмоткам.
Если обозначить сопротивление проводов линии Rn, то потери
мощности в ней можно определить так:
ap=i2r„= 2P R" .
U2cos2(p
Глава 1. Радиолюбители, знакомьтесь: электротехника
83
Сделаем вывод.
Таким образом, чем выше коэффициент мощности потребителя,
тем меньше потери мощности в линии и дешевле передача элек-
троэнергии.
Коэффициент мощности
0Это полезно запомнить.
Коэффициент мощности — это величина, которая показывает,
как используется номинальная мощность источника.
Так, для питания приемника 1000 кВт при ср = 0,5 мощность гене-
ратора должна быть S = P/coscp = 1000/0,5 = 2000 кВА, а при coscp = 1
S = 1000 кВА.
Следовательно, повышение коэффициента мощности увеличи-
вает степень использования мощности генераторов.
Для повышения коэффициента мощности (cos<p) электрических
установок применяют компенсацию реактивной мощности.
Увеличения коэффициента мощности (уменьшения угла <р — сдвига
фаз тока и напряжения) можно добиться следующими способами:
♦ заменой мало загруженных двигателей двигателями меньшей
мощности;
♦	понижением напряжения;
♦	выключением двигателей и трансформаторов, работающих на
холостом ходу;
♦	включением в сеть специальных компенсирующих устройств,
являющихся генераторами опережающего (емкостного) тока.
На мощных районных подстанциях для этой цели специально уста-
навливают синхронные компенсаторы — синхронные перевозбужден-
ные электродвигатели.
ГЛАВА 2
РАДИОЛЮБИТЕЛИ, ЗНАКОМЬТЕСЬ:
ЭЛЕКТРОНИКА
На сегодняшний день практически не осталось областей
деятельности человека, в которые не проникла электро-
ника. Все блага цивилизации: телевидение, сотовая связь,
компьютеры, интернет возникли только благодаря дости-
жениям в области электроники. Электроника охватывает
обширный раздел науки и техники, связанный с изучением
и использованием различных физических явлений, а также
разработкой и применением устройств, основанных на
протекании электрического тока в вакууме, газе и твер-
дом теле.
2.1.	Первые шаги в электронику
Понятие электрического сигнала
Электроника делится на аналоговую и цифровую, причем послед-
няя практически по всем позициям вытеснила аналоговую.
Аналоговая электроника изучает устройства, формирующие и
обрабатывающие непрерывные во времени сигналы.	__
Цифровая электроника использует дискретные во времени сиг-
налы, выраженные чаще всего в цифровой форме.
Что же такое сигнал?
Сигнал — это что-либо, несущее информацию. Свет, звук, темпе-
ратура, скорость — все это физические величины, изменение которых
имеет для нас определенное значение: либо как процесс жизнедеятель-
ности, либо как технологический процесс.
Многие физические величины человек способен воспринимать,
как информацию. Для этого у него есть преобразователи — органы
Глава 2. Радиолюбители, знакомьтесь: электроника
85
чувств, которые разнообразные внешние сигналы преобразуют в
импульсы (имеющие, кстати, электрическую природу), поступающие
в головной мозг.
При этом все виды сигналов: и свет, и звук, и температура преобра-
зуются в импульсы одной природы. В электронных системах функции
органов чувств выполняют датчики (сенсоры), которые преобразуют
все физические величины в электрические сигналы. Для света —
фотоэлементы, для звука — микрофоны, для температуры — термо-
резистор или термопара.
Почему именно в электрические сигналы? Ответ очевиден, электри-
ческие величины универсальны, так как любые другие величины могут
быть преобразованы в электрические и наоборот. Электрические сиг-
налы удобно передавать и обрабатывать.
После поступления информации человеческий мозг на основе обра-
ботки этой информации отдает управляющие воздействия мышцам
и другим механизмам. Аналогично в электронных системах электри-
ческие сигналы управляют электрической, механической, тепловой и
другими видами энергии, посредством электродвигателей, электро-
магнитов, электрических источников света.
Способы представления информации
При использовании в качестве носителя информации электриче-
ских сигналов возможны две ее формы.
Аналоговая форма — электрический сигнал аналогичен исходному
в каждый момент времени, т. е. непрерывен во времени. Температура,
давление, скорость изменяются по непрерывному закону — датчики
преобразуют эти величины в электрический сигнал, который изменя-
ется по такому же закону (аналогичен). Величины, представленные в
такой форме, могут принимать бесконечно много значений в каком-то
диапазоне.
Дискретная (импульсная и цифровая) — сигнал представляет
собой последовательность импульсов, в которых закодирована инфор-
мация. При этом кодируются не все значения, а только в конкретные
моменты времени — дискретизация сигнала.
Это полезно запомнить.
Импульсный режим работы — кратковременное воздействие сиг-
нала чередуется с паузой.
86
Энциклопедия начинающего радиолюбителя
По сравнению с непрерывным (аналоговым), импульсный режим
работы имеет ряд преимуществ:
♦	большие значения выходной мощности на такой же объем элек-
тронного устройства и более высокий коэффициент полезного
действия;
♦	повышение помехоустойчивости, точности и надежности элек-
тронных устройств;
♦	уменьшение влияния температур и разброса параметров при-
боров, так как работа осуществляется в двух режимах: «включе-
но» / «выключено»;
♦	реализация импульсных устройств на однотипных элемен-
тах, легко выполняемых методом интегральной технологии (на
микросхемах).
На рис. 2.1 представлены способы кодирования непрерывного сиг-
нала прямоугольными импульсами — процесс модуляции.
Амплитудно-импульсная модуляция (АИМ) — амплитуда импуль-
сов пропорциональна входному сигналу.
Широтно-импульсная модуляция (ШИМ) — ширина импульсов
tHMn пропорциональна входному сигналу, амплитуда и частота импуль-
• сов постоянны.
Рис. 2.1. Способы кодирования
непрерывного сигнала
прямоугольными импульсами
Рис. 2.2. Основные параметры
прямоугольных импульсов
Частотно-импульсная модуляция
(ЧИМ) — входной сигнал определяет
частоту следования импульсов, кото-
рые имеют постоянную длительность
и амплитуду.
Наиболее распространены
импульсы прямоугольной формы.
На рис. 2.2 приведена периодическая
последовательность прямоугольных
импульсов и их основные параме-
тры.'
Импульсы характеризуются сле-
дующими параметрами:
Um — амплитуда импульса;
tMMn — длительность импульса;
tnay3bI — длительность паузы между
импульсами;
Тп = t„ + tn — период повторения
импульсов;
Глава 2. Радиолюбители, знакомьтесь: электроника
87
f = 1/Тп — частота повторения импульсов;
Qh = Т,ДИ — скважность импульсов.
ЭГТИ Это интересно знать.
Наряду с прямоугольными импульсами в электронной технике
широко применяются импульсы пилообразной, экспоненциальной,
трапециидальной и другой формы.
Это полезно запомнить.
Цифровой режим работы — информация передается в виде числа,
которому соответствует определенный набор импульсов (цифро-
вой код), при этом существенно только наличие или отсутствие
импульса.
Цифровые устройства чаще всего работают только с двумя значе-
ниями сигналов — нулем «О» (обычно низкий уровень напряжения
или отсутствие импульса) и «1» (обычно высокий уровень напряже-
ния или наличие прямоугольного импульса), т. е. информация пред-
ставляется в двоичной системе счисления.
Это обусловлено удобством создания, обработки, хранения и пере-
дачи сигналов, представленных в двоичной системе: ключ замкнут/
разомкнут, транзистор открыт/закрыт, конденсатор заряжен/разря-
жен, магнитный материал намагничен/размагничен и т. д.
Цифровая информация представляется двумя способами:
♦	потенциальным — значениям «О» и «1» соответствуют низкий и
высокий уровни напряжения;
♦	импульсным — двоичным переменным соответствует наличие
или отсутствие электрических импульсов в определенные мо-
менты времени.
2.2.	Рассмотрим основные свойства
полупроводников
Стремительное развитие и расширение областей применения
электронных устройств обусловлено совершенствованием элемент-
ной базы, основу которой составляют полупроводниковые приборы.
Поэтому, для понимания процессов функционирования электронных
88
Энциклопедия начинающего радиолюбителя
устройств необходимо знание строения и принципа действия основ-
ных типов полупроводниковых приборов.
Полупроводниковые материалы по своему удельному сопротив-
лению (р = 10'6—1010 Ом х м) занимают промежуточное место между
проводниками и диэлектриками.
Основными материалами для производства полупроводниковых
приборов являются кремний (Si), карбид кремния (SiC), соединения
галлия и индия.
Электропроводность полупроводников зависит от наличия приме-
сей и внешних энергетических воздействий (температуры, излучения,
давления и т. д.). Протекание тока обуславливают два типа носителей
заряда — электроны и дырки.
В зависимости от химического состава различают чистые и при-
месные полупроводники.
Для изготовления электронных приборов используют твердые полу-
проводники, имеющие кристаллическое строение. На рис. 2.3 показана
модель решетки чистого полупроводника, например, кремния.
Рис. 2.3. Модель решетки чистого полупроводника
Это полезно запомнить.
Полупроводниковые приборы— это приборы, действие которых
основано на использовании свойств полупроводниковых материалов.
На основе примесных полупроводников изготавливаются полупро-
водниковые резисторы. Принцип работы большинства полупроводни-
ковых приборов основывается на свойствах электронно-дырочного
перехода — р-п-перехода.
Глава 2. Радиолюбители, знакомьтесь: электроника
89
2.3.	Полупроводниковые резисторы
Линейный резистор — удельное сопротивление мало зависит от
напряжения и тока. Является «элементом» интегральных микросхемах.
Варистор — сопротивление зависит от приложенного напряжения.
Терморезистор — сопротивление зависит от температуры.
Различают два типа: термистор (с увеличением температуры сопро-
тивление падает) и позисторы (с увеличением температуры сопротив-
ление возрастает).
Фоторезистор — сопротивление зависит от освещенности (излу-
чения).
Тензорезистор — сопротивление
зависит от механических деформа-
ций.
На рис. 2.4 показаны условно-
графические обозначения некоторых
полупроводниковых резисторов. '
варистор терморезистор фоторезистор
Рис. 2.4. Условно-графические
обозначения полупроводниковых
резисторов
2.4.	Полупроводниковые диоды
Определение и принцип действия
Это полезно запомнить.
Диод—это полупроводниковый прибор с одним р-п-переходом и двумя
выводами, работа которого основана на свойствахр-п-перехода.
Основным свойством р-п-перехода является односторонняя прово-
димость — ток протекает только в одну сторону. Условно-графическое
обозначение (УГО) диода имеет
форму стрелки (рис. 2.5), кото-
рая и указывает направление
протекания тока через прибор.
Конструктивно диод состоит
из р-п-перехода, заключенного в
корпус (за исключением микро-
модульных бескорпусных) и двух
выводов: от р-области — анод,
от п-области — катод.
насыщение
Рис. 2.5. Вольтамперная
характеристика диода
90
Энциклопедия начинающего радиолюбителя
Т. о. диод — это полупроводниковый прибор, пропускающий ток
только в одном направлении — от анода к катоду.
Зависимость тока через прибор от приложенного напряжения
называется вольтамперной характеристикой (ВАХ) прибора I = f(U).
Односторонняя проводимость диода видна из его ВАХ (рис. 2.5).
Классификация полупроводниковых диодов
В зависимости от назначения полупроводниковые диоды подразделяют
на выпрямительные, универсальные, импульсные, стабилитроны и стаби-
сторы, туннельные и обращенные диоды, светодиоды и фотодиоды.
Односторонняя проводимость определяет выпрямительные свой-
ства диода. При прямом включении («+» на анод и «-» на катод) диод
открыт и через него протекает достаточно большой прямой ток.
В обратном включении («-» на анод и «+» на катод) диод заперт, но
протекает малый обратный ток.
Это полезно запомнить.
Выпрямительные диоды предназначены для преобразования пере-
менного тока низкой частоты (обычно менее 50 кГц) в постоянный,
т. е. для выпрямления.
Их основными параметрами являются максимально допустимый
прямой ток 1пр тах и максимально допустимое обратное напряжение
Uo6pmax- Данные параметры называют предельными. Их превышение
может частично или полностью вывести прибор из строя.
С целью увеличения этих параметров изготавливают диодные
столбы, сборки, матрицы, представляющие собой последовательно-
параллальное, мостовое или другие соединения р-п-переходов.
Пример.
Нарисуем схему включения диодов (рис. 2.6), рассчитанных на мак-
симально допустимый ток 100 мА каждый и наибольшее обратное
напряжений Uo6p = 50 В, ivd1,2 = 75ma Vdi vd2
если в цепи протекает
ток I = 150 мА и дей-
IvD3,4 = 75 мА
VD3 VD4
ствует напряжение
U = 80B.
----[----И------
iUvD3 = 40 B|UvD4 = 40 Bi
IVD3,4 = 75 мА
Рис. 2.6. Схема диодной сборки
Глава 2. Радиолюбители, знакомьтесь: электроника
91
выпрямительный, стабилитрон варикап светодиод фотодиод диод Шоттки
Рис. 2.7. Условно-графическое обозначение полупроводниковых диодов
На рис. 2.7 показаны условно-графические обозначения полупро-
водниковых диодов.
Универсальные диоды служат для выпрямления токов в широком
диапазоне частот (до нескольких сотен мегагерц). Параметры этих
диодов те же, что и у выпрямительных, только вводятся еще дополни-
тельные параметры: максимальная рабочая частота (МГц) и емкость
диода (пФ).
Импульсные диоды предназначены для преобразования импульс-
ного сигнала, применяются в быстродействующих импульсных схе-
мах. Требования, предъявляемые к этим диодам, связаны с обеспе-
чением быстрой реакции прибора на импульсный характер подво-
димого напряжения — малым временем перехода диода из закрытого
состояния в открытое, и обратно.
Стабилитроны — это полупроводниковые диоды, падение напря-
жения на которых мало зависит от протекающего тока. Служат для
стабилизации напряжения.
Варикапы — принцип действия основан на свойстве р-п-перехода
изменять значение барьерной емкости при изменении на нем вели-
чины обратного напряжения. Применяются в качестве конденсаторов
переменной емкости, управляемых напряжением. В схемах варикапы
включаются в обратном направлении.
Светодиоды — это полупроводниковые диоды, принцип действия
которых основан на излучении р-п-переходом света при прохождении
через него прямого тока.
Фотодиоды — обратный ток зависит от освещенности р-п-
перехода.
Диоды Шоттки — основаны на переходе металл-полупроводник,
за счет чего обладают значительно более высоким быстродействием,
нежели обычные диоды.
Проверка исправности полупроводниковых диодов
Для проверки исправности диодов используется обычный муль-
тиметр, который включается в режим измерения сопротивления
92
Энциклопедия начинающего радиолюбителя
Рис. 2.8. Схема проверки
полупроводникового
диода
(рис. 2.8). У исправного диода сопротивление
в прямом включении («+» — на анод, «-» — на
катод) должно быть значительно меньше сопро-
тивления в обратном включении («-» — на анод,
«+» — на катод).
Если сопротивления диода в прямом и обрат-
ном включении близки к нулю, диод неиспра-
вен, неисправность — пробой. Если сопротивления диода в прямом
и обратном включении бесконечно большие, диод неисправен, неис-
правность — обрыв.
2.5.	Транзисторы
Определение и классификация транзисторов
Это полезно запомнить.
Транзистор — это полупроводниковый прибор, предназначенный
для усиления, генерирования и преобразования электрических сиг-
налов, а также коммутации электрических цепей.
Отличительной особенностью транзистора является способность
усиливать напряжение и ток, действующие на входе транзистора
напряжения и токи приводят к появлению на его выходе напряжений
и токов значительно большей величины.
С распространением цифровой электроники и импульсных схем
основным свойством транзистора является его способность нахо-
диться в открытом и закрытом состояниях под действием управляю-
щего сигнала.
Это интересно знать.
Свое название транзистор получил от сокращения двух англий-
ских слов tran(sfer) (re)sistor—управляемый резистор. Это название
неслучайно, так как под действием приложенного к транзистору
входного напряжения сопротивление между его выходными зажи-
мами может регулироваться в очень широких пределах.
Транзистор позволяет регулировать ток в цепи от нуля до макси-
мального значения.
Глава 2. Радиолюбители, знакомьтесь: электроника
93
Классификация транзисторов:
♦	по принципу действия: полевые (униполярные), биполярные,
комбинированные;
♦	по значению рассеиваемой мощности: малой, средней и большой;
♦	по значению предельной частоты: низко-, средне-, высоко- и
сверхвысокочастотные;
♦	по значению рабочего напряжения: низко- и высоковольтные;
♦	по функциональному назначению: универсальные, усилитель-
ные, ключевые и др.;
♦	по конструктивному исполнению: бескорпусные и в корпусном
исполнении, с жесткими и гибкими выводами.
Режимы работы транзисторов
В зависимости от выполняемых функций транзисторы могут рабо-
тать в трех режимах.
Активный режим — используется для усиления электрических сиг-
налов в аналоговых устройствах. Сопротивление транзистора изменя-
ется от нуля до максимального значения, при этом говорят транзистор
«приоткрывается» или «подзакрывается».
Режим насыщения — сопротивление транзистора стремится к
нулю. При этом транзистор эквивалентен замкнутому контакту реле.
Режим отсечки — транзистор закрыт и обладает высоким сопро-
тивлением, т. е. он эквивалентен разомкнутому контакту реле.
Режимы насыщения и отсечки используются в цифровых, импульс-
ных и коммутационных схемах.
Биполярные транзисторы
Это полезно запомнить.
Биполярный транзистор— это полупроводниковый прибор с
двумя р-п-переходами и тремя выводами, обеспечивающий усиление
мощности электрических сигналов.
В биполярных транзисторах ток обусловлен движением носителей
заряда двух типов: электронов и дырок, что и определяет их название.
На схемах транзисторы допускается изображать, как в окружности,
так и без нее (рис. 2.9). Стрелка указывает направление протекания
тока в транзисторе.
94
Энциклопедия начинающего радиолюбителя
эмиттер
иеновой транзистора является
пластина полупроводника, в которой
сформированы три участка с чередую-
щимся типом проводимости — элек-
тронным и дырочным. В зависимости
от чередования слоев различают два
вида структуры транзисторов: п-р-п
(рис. 2.9, а.) и р-п-р (рис. 2.9, б.).
а	б
Рис. 2.9. Условно-графические
обозначения транзисторов:
а — п-р-п-типа; б — р-п-р-типа
Эмиттер (Э) — слой, являющийся источником носителей заряда
(электронов или дырок) и создающий ток прибора.
Коллектор (К) — слой, принимающий носители заряда, поступаю-
щие от эмиттера.
База (Б) — средний слой, управляющий током транзистора.
При включении транзистора в электрическую цепь один из его
электродов является входным (включается источник входного пере-
менного сигнала), другой — выходным (включается нагрузка), третий
электрод — общий относительно входа и выхода. В большинстве слу-
чаев используется схема с общим эмиттером (рис. 2.10). На базу пода-
ется напряжение не более 1 В, на коллектор более 1 В, например + 5 В,
Ток коллектора возникает только при протека-
нии тока базы 1б (определяется ибэ). Чем больше
16, тем больше 1к.
1б измеряется в единицах мА, а ток коллек-
тора — в десятках и сотнях милиампер, т. е.
1б«1к. Поэтому при подаче на базу переменного
сигнала небольшой амплитуды малый 16 будет
изменяться, и пропорционально ему будет изме-
няться большой 1к. При включении в цепь коллек-
тора сопротивления нагрузки на нем будет выде-
ляться сигнал, повторяющий по форме входной,
но большей амплитуды, т. е. усиленный сигнал.
+ 12 В, + 24 В ит. п.
Рис. 2.10. Схема
включения биполярного
транзистора с общим
эмиттером
Примеры схем на основе биполярного транзистора
В схеме на рис. 2.11, а транзистор работает в активном режиме,
обеспечивая усиление сигнала от микрофона. Микрофон преобразует
звуковую волну, например, создаваемую человеческим голосом (голо-
совыми связками) в электрический сигнал. Мощность данного сигнала
Глава 2. Радиолюбители, знакомьтесь: электроника
95
невелика, но поступая на базу,
ОН управляет боЛЬШИМ ТОКОМ микрофон
коллектора, который протекая
через динамик, создает в нем
ту же звуковую волну, но уже
датчик
уровня
воды
-0+Un
R
Рис. 2.11. Схемы с использованием
биполярного транзистора:
а — схема усилителя звука;
6 — схема контроля уровня воды
большей мощности.
Схема на рис. 2.11, б рабо-
тает в импульсном режиме:
♦	транзистор закрыт, когда
уровень воды ниже задан-
ного;
♦	транзистор открыт при достижении воды датчика уровня.
Вода замыкает контакт, протекает ток базы транзистора по цепи:
+ Un -> токоограничивающий резистор R -»
переход база-эмиттер транзистора -» корпус (-Un).
Протекание тока базы вызывает протекание тока коллектора по
цепи:
+ Un -> обмотка реле К
переход коллектор-эмиттер транзистора -Э корпус.
Ток коллектора создает в обмотке магнитное поле, замыкается кон-
такт реле К, начинает работать электродвигатель М (например, отка-
чивать воду).
Основные параметры транзисторов
К числу предельно допустимых параметров транзисторов, в первую
очередь, относятся:
♦ максимально допустимая мощность, рассеиваемая на коллекто-
ре Рк.тах’
♦	напряжение между коллектором и эмиттером
^кэ.тах’
♦	ток коллектора IK тах.
Для повышения предельных параметров выпу-
скаются транзисторные сборки (рис. 2.12), которые
могут насчитывать до нескольких сотен параллельно
соединенных транзисторов, заключенных в один
Рис. 2.12.
Транзисторная
сборка (схема
Дарлингтона)
корпус.
96
Энциклопедия начинающего радиолюбителя
Проверка исправности биполярных транзисторов
Для проверки транзистора (рис. 2.13) необходимо проверить
исправность переходов база — коллектор, база — эмиттер по мето-
дике проверки исправности полупроводникового диода, т. к. каждый
из переходов биполярного транзистора является аналогом диода.
Рис. 2.13. Схема проверки
биполярного транзистора
После этого необходимо про-
верить отсутствие пробоя между
коллектором и эмиттером транзи-
стора, которое при любой поляр-
ности приложения щупов муль-
тиметра должно быть близко к
бесконечности. Некоторые типы
мощных транзисторов могут
иметь встроенный диод между
коллектором и эмиттером, а так
же защитный резистор 30—50 Ом
между эмиттером и базой.
Это интересно знать.
Биполярные транзисторы ныне используются все реже и реже, осо-
бенно в импульсной силовой технике. Их место занимают полевые
транзисторы MOSFET и комбинированные транзисторы IGBT, име-
ющие в этой области электроники несомненные преимущества.
Полевые транзисторы
В полевых транзисторах ток определяется движением носителей
только одного знака (электронами или дырками). В отличие от бипо-
лярных, ток транзистора управляется электрическим полем, которое
изменяет сечение проводящего канала.
Так как нет протекания тока во входной цепи, то и потребляемая
мощность из этой цепи практически равна нулю, что, несомненно,
является достоинством полевого транзистора.
Конструктивно транзистор состоит из проводящего канала п- или
p-типа, на концах которого находятся области:
♦	исток, испускающий носители заряда;
♦	сток, принимающий носители.
Электрод, служащий для регулирования поперечного сечения
канала, называют затвором.
Глава 2. Радиолюбители, знакомьтесь: электроника
97
Это полезно запомнить.
Полевой транзистор — это полупроводниковый прибор, регули-
рующий ток в цепи за счет изменения сечения проводящего канала.
Различают полевые транзисторы с затвором в виде р-п-перехода
(рис. 2.14, а, б) и с изолированным затвором (рис. 2.14, в, г).
Проводящий канал можно представить в виде цилиндра с изменя-
ющимся сечением. Величина 1с определяется проводимостью канала,
т. е. его сечением — чем больше сечение, тем больше ток. Для умень-
шения сечения на затвор подается обратное напряжение (для канала
п-типа — отрицательное) до 1 В.
Типовая схема включения полевого транзистора представлена на
рис. 2.15.
Рис. 2.14. Условно-графические
обозначения полевых транзисторов:
а — с затвором в виде р-п-перехода с каналом
п-типа; б—с затвором в виде р-п-перехода
с каналом p-типа; в — с изолированным
затвором со встроенным каналом п-типа;
г — с изолированным затвором
с индуцированным каналом р-типа
Рис, 2,15, Схемы включения полевого
транзисторов с затвором в виде
р-п-перехода с каналом п-типа
Полевые транзисторы с изолированным затвором
У полевых транзисторов с изолированным затвором между полу-
проводниковым каналом и металлическим затвором расположен
изолирующий слой из диэлектрика. Поэтому их называют МДП-
транзисторы (металл-диэлектрик-полупроводник), частный слу-
чай — окисел кремния — МОП-транзисторы.
МДП-транзистор со встроенным каналом имеет начальную прово-
димость и даже при отсутствии входного сигнала (U3ll = 0) протекает
ток стока. В МДП-транзисторах с индуцированным каналом при
напряжении U3H = 0 выходной ток отсутствует, 1с = 0, так как прово-
дящего канала изначально нет.
МДП-транзисторы с индуцированным каналом называют также
MOSFET транзисторы. Используются в основном в качестве ключе-
вых элементов, например, в импульсных источниках питания.
98
Энциклопедия начинающего радиолюбителя
Ключевые элементы на МДП-транзисторах имеют ряд преиму-
ществ:
♦ цепь сигнала гальванически не связана с источником управляю-
щего воздействия;
♦	цепь управления не потребляет тока;
♦	обладают двухсторонней проводимо-
стью.
Полевые транзисторы, в отличие от бипо-
лярных, не боятся перегрева.
На рис. 2.16 представлена схема управ-	Рис.2.1 б. Схемы
ления коллекторным электродвигателем на поле^ого^ранзТтора
основе MOSFET транзистора.
Управляющий импульс поступает на генератор импульсов G, кото-
рый вырабатывает импульсы различной длительности — широтно-
импульсная модуляция.
При длительности выходного импульса 0% от периода управляю-
щего сигнала нет, на затворе низкий уровень напряжения — транзи-
стор закрыт, ток через двигатель М не течет.
При длительности выходного импульса 100% от периода на выходе
генератора тоже импульсов нет, но уровень управляющего сигнала
высокий. Транзистор открыт, и все напряжение от источника U прило-
жено к двигателю М. Он развивает при этом максимальную мощность.
При промежуточном значении длительности управляющего
импульса, например, половине от максимального, на выходе генера-
тора присутствуют импульсы, длительность которых составляет поло-
вину периода. Соответственно, транзистор половину периода открыт,
половину — закрыт.
Это интересно знать.
Диод в схеме необходим для протекания тока через двигатель, когда
транзистор закрыт.
Комбинированный транзистор
Комбинированный транзистор, состоящий из управляющего
MOSFET и выходного биполярного каскада (рис. 2.17), называется
биполярный транзистор с изолированным затвором БТИЗ — IGBT,
в котором соединяются достоинства полевых и биполярных транзи-
сторов, работающих в ключевом режиме.
Глава 2. Радиолюбители, знакомьтесь: электроника
99
IGBT-транзисторы применяют для управления
электроприводами, в импульсных блоках питания,
системах электронного зажигания автомобилей и т. д.
Могут работать на частотах до 75 кГц при рабочем
напряжении 1200 В и токе до 80 А.
Рис. 2.17. Условно-
графическое
обозначение
транзистора IGBT
Проверка исправности полевых транзисторов
Проверка полевых транзисторов осуществляется специальными
приборами, но при необходимости ее можно произвести с помощью
мультиметра.
Для проверки полевого транзистора с затвором в виде р-п-перехода
необходимо щупы омметра в произвольной полярности подключить к
выводам стока и истока, коснуться рукой затвора. Если проводимость
меняется, то транзистор с высокой долей вероятности исправен.
У исправного MOSFET транзистора между всеми его выводами
должно быть бесконечное сопротивление. В мощных полевых тран-
зисторах между стоком и истоком имеется встроенный диод, поэтому
канал сток-исток при проверке ведет себя как обычный диод.
При касании «положительным» щупом мультиметра вывода затвора
(G) при контакте «отрицательного» щупа со стоком (D) (для канала
n-типа) транзистор открывается, и сопротивление канала сток-исток
стремится к нулю — мультиметр между стоком и истоком показывает
значение близкое к 0, причем при любой полярности приложенного
напряжения.
2.6.	Тиристоры
Определение и принцип действия
Это полезно запомнить.
Тиристор — это полупроводниковый прибор, работающий в двух
устойчивых состояниях: низкой проводимости (тиристор закрыт)
и высокой проводимости (тиристор открыт).
Конструктивно тиристор имеет три или более р-п-переходов и три
вывода. Кроме анода и катода, в конструкции тиристора предусмо-
трен третий вывод (электрод), который называется управляющим.
100
Энциклопедия начинающего радиолюбителя
Тиристор предназначен для бесконтактной коммутации (включе-
ния и выключения) электрических цепей. Характеризуются высоким
быстродействием и способностью коммутировать токи весьма значи-
тельной величины (до 1000 А). Постепенно вытесняются коммутаци-
онными транзисторами.
Типы тиристоров
Динисторы (двухэлектродные) — как и обычные выпрямительные
диоды имеют анод и катод. С увеличением прямого напряжения при
определенном значении Ua = UBKn динистор открывается.
Тиристоры (тринисторы — трехэлектродные) — имеют дополни-
тельный управляющий электрод; UBKB изменяется током управления,
протекающим через управляющий электрод.
Для перевода тиристора в закрытое состояние необходимо подать
напряжение обратное («-» на анод, «+» на катод) или уменьшить пря-
мой ток ниже значения, называемого током удержания 1удер.
Запираемый тиристор — может быть переведен в закрытое состоя-
ние подачей управляющего импульса обратной полярности.
Симисторы (симметрия-
динистор тиристор запираемый симистор
ные тиристоры) — проводят
ток в обоих направлениях.
На рис. 2.18 показаны
условно-графические обо-
значения различных типов
тиристоров.
тиристор
Рис. 2.18. Условно-графическое обозначение
тиристоров
Применение тиристоров
Тиристоры применяются в качестве бесконтактных переключате-
лей и управляемых выпрямителей в устройствах автоматики и преоб-
разователях электрического тока.
В цепях переменного и импульсных токов
можно изменять время открытого состоя-
ния тиристора, а значит и время протекания
тока через нагрузку. Это позволяет регули-
ровать мощность, выделяемую в нагрузке.
В схеме сигнализации (рис. 2.19) тиристор
коммутирует мощную нагрузку — звонок.
При целостности шлейфа потенциал базы
Рис. 2.19. Схема охранной
сигнализации
Глава 2. Радиолюбители, знакомьтесь: электроника
101
транзистора равен нулю, транзистор и тиристор закрыты. Обрыв охран-
ного шлейфа вызовет протекания тока базы, транзистор откроется, и
его ток коллектора будет являться также током управляющего электрода
тиристора. Тиристор открывается и звенит звонок. Для отключения сиг-
нализации (закрытия тиристора) предусмотрен выключатель SA.
2.7.	Оптоэлектронные приборы
Оптоэлектронные приборы основаны на совместном использо-
вании электрических и оптических явлений. Простейший оптоэлек-
тронный прибор состоит из источника излучения — светодиода, и
приемника излучения (фоторезистор, фотодиод, фототранзистор,
фототиристор), имеющих между собой оптическую связь (рис. 2.20).
Такой прибор называется оптопара.
опторезистор оптодиод оптотранзистор оптотиристор
Рис, 2,20, Варианты оптопар
Основное назначение оптопар — устранение электрической связи
между отдельными узлами и элементами.
2.8.	Интегральные микросхемы
Это полезно запомнить.
Интегральная микросхема (ИМС)— микроэлектронное изделие,
содержащее активные и пассивные элементы, которые изготав-
ливаются в едином технологическом процессе, электрически сое-
динены между собой, заключены в общий корпус и представляют
неразделимое целое.
Недостатками электронной аппаратуры, построенной на основе
дискретных элементов (резисторов, диодов, транзисторов, конденса-
торов и т. д.), являются:
102
Энциклопедия начинающего радиолюбителя
♦	большое количество элементов, контактов;
♦	разветвленность межэлементных соединений.
Отсюда вытекают большая масса и габариты, трудоемкость изго-
товления, низкая надежность, высокая стоимость.
В связи с этим, интенсивно развивается микроэлектроника, в
основу которой положен интегральный принцип изготовления элек-
тронных компонентов.
Наибольшее распространение получили полупроводниковые ИМС,
которые представляют собой полупроводниковый кристалл, в толще
которого выполняются все компоненты схемы и межэлементные сое-
динения.
Полупроводниковый кристалл заключается в корпус, чаще всего
пластмассовый (рис. 2.21). Размер корпуса определяется количеством
выводов. Мощные микросхемы изготавливают в керамическом кор-
пусе, либо имеют металлические теплоотводы. Для дополнительного
охлаждения используются радиаторы.
Современные электронные устройства реализованы преимуще-
ственно на ИМС.
Рис. 2.21. Устройство интегральной микросхемы
2.9.	Обозначение полупроводниковых приборов
Используется много способов обозначения зарубежных полупро-
водниковых приборов, поэтому приведем только отечественный стан-
дарт (табл. 2.1).
Глава 2. Радиолюбители, знакомьтесь: электроника
103
Обозначение полупроводниковых приборов	Таблица 2.1
материал полупроводника (один знак)				
Г(1) — германий К(2) — кремний А(3) — соединения галлия И(4)—соединения индия				
подкласс приборов (один знак)				
Д — выпрямительные диоды			Л — излучающие оптоэлектронные приборы	
Ц — выпрямительные блоки			О — оптопары	
В — варикапы			Н — динисторы	
И — туннельные и обращенные диоды			У — тиристоры	
А — СВЧ — диоды			Т — биполярные транзисторы	
С — стабилитроны и стабисторы			П — полевые транзисторы	
цифра (буква), определяющая параметр или назначение (один знак)				
- для диодов — значение прямого тока или быстродействие переключения				
-для стабилитронов — мощностью и напряжением стабилизации				
- для тиристоров — значение прямого тока				
- для транзисторов соотношение частоты и мощности				
	малой мощности	средней мощности		большой мощности
низкой частоты	1	4		7
средней	2	5		8
высокой	3	б		9
номер разработки (четыре знака)				
буквы А-Я — тип параметрической группы (один знак)				
Пример.
КД215А— кремневый выпрямительный диод, 0,3 А< I <10 А, номер
разработки 15, группа А.
2.10.	Приборы и устройства индикации
Основные типы неполупроводниковых индикаторов
Индикаторные приборы или элементы индикации составляют
основу устройств отображения информации, которые предназначены
для преобразования электрического сигнала в видимую форму.
Накальные индикаторы. Используется свечение нити накалива-
ния, разогретой электрическим током. Представляют собой миниа-
тюрные лампы накаливания, подсвечивающие цветные корпуса (све-
тофильтры) индикаторов и кнопок или определенные изображения,
знаки, символы.
Электролюминесцентные индикаторы. Применяется свечение
некоторых веществ под воздействием электрического поля. Например,
вакуумно-люминесцентные индикаторы.
104
Энциклопедия начинающего радиолюбителя
Представляют собой многоанодные лампы, имеющие катод, эмит-
тириющий электроны, и сетку, управляющую током индикатора.
Аноды выполняются в виде знакосинтезирующих сегментов, покры-
тых люминофором. При столкновении с поверхностью анодов элек-
троны вызывают свечение люминофора необходимого цвета. На каж-
дый анод отдельно подается питающее напряжение.
Ранее широко применялись, вытесняются сейчас другими видами
индикаторов. Позволяют получить большое количество элементов и
знаков разных цветов и высокой яркости.
Электронно-лучевые приборы основаны на свечении люминофора
при бомбардировке его электронами. Самыми яркими представите-
лями электронно-лучевых приборов являются электронно-лучевые
трубки (ЭЛТ).
ЭЛТ — электронный электровакуумный прибор, в котором исполь-
зуется поток электронов, сконцентрированный в форме луча, управ-
ляемый электрическим или (и) магнитным полем и создающий на
специальном экране видимое изображение (рис. 2.22). Применяются
в осциллографах — для наблю-
дения электронных процессов, в
телевидении (кинескопы) — для
преобразования электрического
сигнала, содержащего информа-
цию о яркости и цвете переда-
ваемого изображения, в индика-
торных устройствах РЛС — для
преобразования электрических
сигналов, содержащих информа-
цию об окружающем простран-
стве, в видимое изображение.
Рис. 2.22. Конструкция электронно-
лучевой трубки
Это интересно знать.
Интенсивно вытесняются жидкокристаллическими индикато-
рами: выпуск ЭЛТ мониторов прекращен, ЭЛТ телевизоров — сокра-
щается.
Газоразрядные (ионные) приборы используют свечение газа при
электрическом разряде. Состоят из герметичного баллона с впаянным
в него электродами (в простейшем случае анодом и катодом — нео-
новая лампа), и заполненного инертными газами (неон, гелий, аргон,
Глава 2. Радиолюбители, знакомьтесь: электроника
105
криптон) под низким давлением. При подаче напряжения наблю-
дается свечение газа. Цвет свечения определяется составом газа-
наполнителя. Используются для индикации постоянного или пере-
менного напряжений.
На сегодняшний день газоразрядные приборы применяются для
изготовления плазменных панелей.
Плазменная панель PDP (plasma display panel) — это матрица ячеек,
заключенная между двумя стеклами. Каждая ячейка покрыта люминофо-
ром (соседние ячейки образуют триады из трех цветов — красного, зеле-
ного и синего R, G, В) и заполнена инертным газом — неоном или ксено-
ном (рис. 2.23). Когда на электроды ячейки подается электрический ток,
газ переходит в состояние пЯазмы и заставляет люминофор светиться.
Рис. 2.23. Конструкция ячейки плазменной панели
Основным достоинством плазменных панелей является большой
размер экрана (от 42 до 65 дюймом). Кроме того, отдельные панели
можно собирать в большие экраны для использования на концертных
площадках, стадионах, площадях и т. д.
Плазменные панели имеют высокую контрастность (разность
между черным и белым), большой угол обзора и широкий диапазон
рабочих температур.
Наряду с достоинствами есть и недостатки: только большие по раз-
меру панели, постепенное «выгорание» люминофора, относительно
большая потребляемая мощность.
Полупроводниковые индикаторы
Принцип действия основан на излучении квантов света в области
р-п-перехода, к которому приложено напряжение.
106
Энциклопедия начинающего радиолюбителя
Различают:
♦	дискретные (точечные) полупроводниковые индикаторы — све-
тодиоды;
♦	знаковые индикаторы — для отображения цифр и букв;
♦	светодиодные матрицы.
Светодиоды, или светоизлучающие диоды (англ. LED — Light
Emitted Diod), получили широкое распространение благодаря ком-
пактности, возможности получения любого цвета излучения, отсут-
ствия хрупкой стеклянной колбы, низким питающим напряжениям и
Светодиод состоит из одного или несколь-
ких кристаллов (рис. 2.24), испускающих
излучение, и расположенных в одном кор-
пусе с линзой и рефлектором, который фор-
мирует направленный световой луч в види-
мой или инфракрасной (невидимой) части
спектра.
Задачка 1. На рис. 2.25 приведена схема
включения светодиода к источнику пита-
ния 12 В. Падение напряжения на диоде
в прямом включении составляет порядка
2,5 В, поэтому необходимо последовательно
включать гасящий резистор. Для обеспе-
чения достаточной яркости ток диода дол-
жен составлять величину порядка 20 мА.
Необходимо определить сопротивление
гасящего резистора R.
Для этого определяем напряжение, которое должно падать
(гаситься) на резисторе:
простоте включения.
анод
держатели
основание
катод
Рис. 2.24. Конструкция
светоизлучающего диода
линза
провод
рефлектор
излучающий
кристалл
+Un=12B
VD
L Ur Uvd 1
Рис. 2.25. Схема включения
светодиода
Ur = ип - UVD = 12 - 2,5 = 9,5 В.
Для обеспечения заданного тока в цепи при известном напряже-
нии, по закону Ома определяем величину сопротивления резистора:
R = ип/1 = 9,5/20 х 10 3 = 475 Ом.
Далее выбирается ближайшее большее стандартное значение резистора.
Для данного примера можно выбрать ближайшее значение 470 Ом.
Мощные светодиоды используются в качестве источников света в
комнатном и уличном освещении, в прожекторах, светофорах, фарах
Глава 2. Радиолюбители, знакомьтесь: электроника
107
автомобилей. Безинерционность делает светодиоды незаменимыми,
когда нужно высокое быстродействие.
Объединение в одном корпусе семи светодиодов позволяет соз-
дать семисегментный знаковый индикатор, который позволяет ото-
бражать десять цифр и некоторые буквы. В представленном на схеме
индикаторе (рис. 2.26) общим для диодов является анод. На него пода-
ется питающее напряжение, а катоды подключаются к электронным
ключам (транзисторам), которые соединяют их с корпусом. Обычно
управление знаковым индикатором осуществляется микросхемой.
Рис. 2.26. Знаковый полупроводниковый индикатор
Светодиодные матрицы (модули) — определенное количество све-
тодиодов, выполненных в виде законченного блока и имеющих схему
управления. Матрицы используются для изготовления светодиодных
экранов (LED дисплеи).
Жидкокристаллические индикаторы (ЖКИ)
ЖКИ основаны на изменении оптических свойств жидких кристал-
лов под воздействием электрического поля.
Жидкие кристаллы (ЖК), представляют собой органические жид-
кости с упорядоченным расположением молекул, характерным для
кристаллов. Жидкие кристаллы прозрачны для световых лучей, но под
действием электрического поля структура их нарушается, молекулы
располагаются беспорядочно, и жидкость становится непрозрачной.
По принципу действия различают ЖКИ, работающие в проходящем
свете (на просвет), созданном источником подсветки (газоразрядные
лампы или светодиоды) и в свете любого источника (искусственного
или естественного), отражающемся в индикаторе (на отражение).
Работа на просвет используется в мониторах, дисплеях сотовых теле-
фонов и других приборов. Индикаторы, работающие на отражение,
встречаются в измерительных приборах, часах, калькуляторах, дис-
плеях бытовой техники и др.
Кроме того, ряд индикаторов используется с отключаемой подсвет-
кой в условиях яркого освещения и с включенной подсветкой в уело-
108
Энциклопедия начинающего радиолюбителя
виях низкой освещен-
ности, что позволяет
уменьшить потребляе-
мую мощность.
На рис. 2.27 пред-
ставлен ЖКИ, рабо-
тающий на отражение.
Между двумя прозрач-
Рис. 2.27. Жидкокристаллический индикатор,
работающий на отражение
ными пластинками находится слой жидкого кристалла (толщина слоя
10—20 мкм). На верхнюю пластинку нанесены прозрачные электроды,
имеющие форму сегментов, цифр или букв.
Если на электроды напряжение не подано, то ЖК будет прозра-
чен. Световые лучи внешнего естественного освещения проходят
через него, отражаются от нижнего зеркального электрода и выходят
обратно. При этом мы видим пустой экран. При подаче на какой-либо
электрод напряжения, ЖК под этим электродом становится непро-
зрачным. Лучи света не проходят через эту часть жидкости, и тогда на
экране мы видим сегмент, цифру, букву, знак и т. п.
Жидкокристаллические индикаторы обладают целым рядом преи-
муществ, среди которых можно выделить очень низкое энергопотре-
бление, компактность, долговечность.
Это интересно знать.
На сегодняшний день ЖК-мониторы (LCD-мониторы — Liquid Crystal
Display — жидкокристаллические мониторы, TFT-мониторы — ЖК-
матрица с использованием тонкопленочных транзисторов) явля-
ются основным типом мониторов и телевизионных приемников.
2.11.	Электронные усилители
Структура электронных усилителей
Это полезно запомнить.
Усилители— это устройства, предназначенные для усиления
напряжения, тока и мощности электрического сигнала.
Использование усилителей вызвано тем, что обычно электриче-
ские сигналы (напряжения и токи), поступающие в электронные
Глава 2. Радиолюбители, знакомьтесь: электроника
109
Источник входного
сигнала
измерительные
датчики,
приёмная антенна,
микрофон и др.
Нагрузка
акустическая система,
исполнительные устройства
(электродвигатели, реле,
клапаны), передающая антенна,
устройства индикации и др.
Рис. 2.28. Окружение усилителя
устройства малы по амплитуде. Поэтому возникает необходимость
увеличивать их до требуемой величины, достаточной для дальней-
шего использования (преобразования, передачи, подачи на нагрузку).
Простейший усилитель представляет собой схему на основе транзи-
стора. На рис. 2.28 представлены устройства, необходимые для работы
усилителя.
Мощность, выделяющаяся на нагрузке усилителя, является преобра-
зованной мощностью его источника питания, а входной сигнал только
управляет ею. Усилители питаются от источников постоянного тока.
Обычно усилитель состоит из нескольких каскадов усиления
(рис. 2.29). Первые каскады усиления, предназначенные, главным
образом, для усиления напряжения сигнала, называют предваритель-
ными. Их схемное построение определяется типом источника вход-
ного сигнала.
Предварительные
каскады усиления
Промежуточные
каскады усиления
Выходные
каскады
усиления
Рис. 2.29. Структура усилителя
Каскад, служащий для усиления мощности сигнала, называют
оконечным или выходным. Их схемотехника определяется видом
нагрузки. Так же, в состав усилителя могут входить промежуточные
каскады, предназначенные для получения необходимого коэффици-
ента усиления и (или) формирования необходимых характеристик
усиливаемого сигнала.
110
Энциклопедия начинающего радиолюбителя
Классификация электронных усилителей
В зависимости от усиливаемого параметра: усилители напряже-
ния, тока, мощности.
По роду усиливаемых сигналов:
♦	усилители гармонических (непрерывных) сигналов;
♦	усилители импульсных сигналов (цифровые усилители).
По полосе усиливаемых частот:
♦	усилители постоянного тока;
♦	усилители переменного тока — низкой частоты, высокой, сверх-
высокой и т. д.
По характеру частотной характеристики:
♦	резонансные (усиливают сигналы в узкой полосе частот);
♦	полосовые (усиливают определенную полосу частот);
♦	широкополосные (усиливают весь диапазон частот).
Основные параметры усилителя
При выборе усилителя исходят из параметров усилителя.
Рассмотрим основные параметры.
Выходная мощность измеряется в ваттах. Выходная мощность
варьируется в широких пределах в зависимости от назначения усили-
теля, например, в усилителях звука — от милливатт в наушниках до
десятков и сотен ватт в аудиосистемах.
Диапазон частот измеряется в герцах. Например, тот же усили-
тель звука обычно должен обеспечивать усиление в диапазоне частот
20—20000 Гц, усилитель телевизионного сигнала (изображение и
звук) — 20 Гц—10 МГц и выше.
Нелинейные искажения измеряются в процентах (%). Характе-
ризуют искажение формы усиливаемого сигнала. Обычно чем меньше
данный параметр, тем лучше.
КПД (коэффициент полезного действия) измеряются в процентах
(%). Показывает, какая часть энергии источника питания расходуется
на выделение мощности в нагрузке. Дело в том, что часть мощности
источника тратится бесполезно. В большей степени это тепловые
потери. Протекание тока всегда вызывает нагрев материала. Особенно
критичен данный параметр для устройств с автономным питанием (от
аккумуляторов и батарей).
Глава 2. Радиолюбители, знакомьтесь: электроника
111
Типовая схема предварительного каскада усиления
На рис. 2.30 представлена типовая схема предварительного каскада
усиления на биполярном транзисторе. Входной сигнал поступает от
источника напряжения UBX. Разделительные конденсаторы Ср1 и Ср2
пропускают переменный, т. е. усиливаемый сигнал и не пропускают
постоянный ток, что позволяет создавать
независимые режимы работы по посто-
янному току в последовательно включен-
ных каскадах усилителя.
Резисторы R61 и Rg2 являются базовым
делителем, обеспечивая начальный ток
базы транзистора 1б0, резистор RK обеспе-
чивает начальный ток коллектора 1к0. Эти
токи называют токами покоя. При отсут-
Рис. 2.30. Схема каскада
усиления на биполярном
транзисторе
ствии входного сигнала они постоянные.
На рис. 2.31 изображены временные диа-
граммы работы усилителя.
Это полезно запомнить.
Временная диаграмма—это изме-
нение какого-либо параметра во
времени.
Резистор R3 обеспечивает отрица-
тельную обратную связь (ООС) по току.
Обратная связь (ОС) — это передача
части выходного сигнала во входную
цепь усилителя. Если входной сигнал и
сигнал обратной связи противоположны
по фазе, обратная связь называется отри-
цательной. ООС уменьшает коэффици-
ент усиления, но при этом уменьшает
нелинейные искажения и увеличивает
стабильность усилителя. Применяется
практически во всех усилителя.
Резистор Кф и конденсатор Сф являются
элементами фильтра. Конденсатор Сф
образует цепь низкого сопротивления для
переменной составляющей тока, потре-
Рис. 2.31. Временные
диаграммы токов и
напряжений в усилительном
каскаде на биполярном
транзисторе
112
Энциклопедия начинающего радиолюбителя
бляемого усилителем от источника Un. Элементы фильтра необходимы,
если от источника питаются несколько усилительных каскадов.
При подаче входного сигнала UBX во входной цепи появляется ток
1б~, а в выходной 1К~. Падение напряжения, создаваемое током 1к~ на
нагрузке RH, и будет усиленным выходным сигналом.
Из временных диаграмм напряжений и токов (рис. 2.31) видно,
что переменные составляющие напряжений на входе U6~ и выходе
UK~ = UBbIX каскада противофазны, т. е. каскад усиления на транзи-
сторе с ОЭ изменяет (инвертирует) фазу входного сигнала на проти-
воположную.
Операционные усилители
Это полезно запомнить.
Операционный усилитель (ОУ) представляет собой усилитель
постоянного и переменного тока с большим коэффициентом усиле-
ния и глубокой отрицательной обратной связью.
Можно сказать, что операционные усилитель являются основой
всей аналоговой электроники. Широкое распространение ОУ свя-
зано с такими факторами:
♦	универсальностью (возможность построения на их основе раз-
личных электронных устройств, причем, как аналоговых, так и
импульсных);
♦	широким диапазоном частот (усиление сигналов постоянного и
переменного токов);
♦	независимостью основных параметров от внешних дестабили-
зирующих факторов (изменение температуры, напряжения пи-
тания и др.).
В основном используются интегральйые усилители (ИОУ).
Это интересно знать.
Присутствие в названии слова «операционные» объясняется воз-
можностью выполнения данными усилителями ряда математиче-
ских операций — суммирования, вычитания, дифференцирования,
интегрирования и др.
На рис. 2.32 изображены условно-графические обозначения опе-
рационных усилителей. Усилитель имеет два входа — прямой и
Глава 2. Радиолюбители, знакомьтесь: электроника
113
Выход
Неинвертирующий
Инвертирующий
вход
Выход
вход
Рис, 2.32. Условно-графические обозначения операционных усилителей
Рис. 2.33. Временные диаграммы:
а — неинвертирующего ОУ; б — инвертирующего ОУ
инверсный, и один выход. При подаче входного сигнала на неинвер-
тирующий (прямой) вход, выходной сигнал имеет ту же полярность
(фазу) — рис. 2.33, а.
При использовании инвертирующего входа фаза выходного сигнала
будет сдвинута на 180’ по отношению к фазе входного сигнала (поляр-
ность изменяется на противоположную) — рис. 2.33, б. Инверсные
входы и выходы обозначают кружком.
При подаче напряжения на обои входы выходное напряжение про-
порционально разности входных напряжений. Т. е. сигнал на инвер-
тирующем входе берется со знаком минус.
и
вых
К(и_
и...).
где К — коэффициент усиления.
Питание ОУ осуществляется от двухпо-
лярного источника, обычно +15Ви-15В.
Также допускается однополярное питание.
Остальные выводы ИОУ указывают по
мере их использования.
Работу ОУ поясняет амплитудная харак-
теристика (рис. 2.34). На характеристике
можно выделить линейный участок, на
котором с увеличением входного напря-
жения пропорционально увеличивается
ивых
. .+15 В
U+нас
'-15 В
Рис. 2.34. Амплитудная
характеристика ОУ
114
Энциклопедия начинающего радиолюбителя
выходное, и два участка насыщения U + Hac и U_Hac. При определенном
значении входного напряжения UBX max усилитель переходит в режим
насыщения, при котором выходное напряжение принимает макси-
мальное значение (при значении Un = 15 В примерно UHac = 13 В) и
остается неизменным при дальнейшем увеличении входного сигнала.
Режим насыщения используется в импульсных устройствах на ОУ.
Режимы работы усилителей мощности
Усилители мощности применяются в оконечных каскадах усиления
и предназначены для создания необходимой мощности в нагрузке.
Их основная особенность — работа при больших уровнях входного
сигнала и больших выходных токах, что вызывает необходимость
использовать мощные усилительные приборы.
Усилители могут работать в пяти режимах А, АВ, В, С и D.
В режиме А усилительный прибор (транзистор или радиоэлектрон-
ная лампа) открыт в течении всего периода усиливаемого сигнала (т. е.
постоянно), и через него протекает выходной ток. Усилители мощно-
сти класса А вносят минимальные искажения в усиливаемый сигнал,
но имеют очень низкий КПД.
В режиме В выходной ток делится на две части, один усилитель-
ный прибор усиливает положительную полуволну сигнала, второй —
отрицательную. Как следствие, имеет место более высокий КПД, чем
в режиме А, но и большие нелинейные искажения, возникающие в
момент переключения транзисторов.
Режим АВ повторяет режим В, но в момент перехода с одной полу-
волны на другую открыты оба транзистора, что позволяет снизить
искажения при сохранении высокого КПД. Режим АВ является наи-
более распространенным для аналоговых усилителей.
Режим С применяют в тех случаях, когда искажение формы сиг-
нала при усилении не имеет, т. к. выходной ток усилительного при-
бора протекает меньше чем половина периода, что конечно же ведет к
большим искажениям.
В режиме D используется преобразование входных сигналов в
импульсы, усиление этих импульсов, а затем обратное преобразование.
При этом выходные транзисторы работают в ключевом режиме (тран-
зистор полностью закрыт или полностью открыт), что приближает КПД
усилителя к 100% (в режиме АВ КПД не превышает 50%). Усилители,
работающие в режиме D, называют цифровыми усилителями.
Глава 2. Радиолюбители, знакомьтесь: электроника
115
Двухтактная схема усилителя мощности
В двухтактной схеме усиление (режим В и АВ) происходит за два
такта. В течение первого полупериода входной сигнал усиливается
одним транзистором, а другой в течение этого полупериода или его
части закрыт. При втором полупериоде сигнал усиливается вторым
транзистором, а первый при этом закрыт.
Двухтактная схема усилителя на тран-
зисторах показана на рис. 2.35. Каскад на
транзисторе VT3 обеспечивает двухтакт-
ный режим работы выходных транзисторов
VT1 и VT2. Резисторы R1 и R2 задают режим
работы транзисторов по постоянному току.
При приходе отрицательной полуволны
UBX ток коллектора VT3 увеличивается, что
приводит к увеличению напряжения на
базах транзисторов VT1 и VT2. При этом
VT2 закрывается, а через VT1 протекает ток
Рис. 2.35. Схема двухтактного
усилителя мощности
коллектора по цепи:
+Un -> переход К-Э VT1 -> С2 (при этом заряжается) -> RH -» корпус.
При приходе положительной полуволны UBX VT3 подзакрывается,
что приводит к уменьшению напряжения на базах транзисторов VT1
иУТ2.
VT1 закрывается, а через VT2 протекает ток коллектора по цепи:
+С2 -> переход Э-К VT2 -> корпус -> RH -> -С2.
Таким образом, обеспечивается протекание тока обоих полуволн
входного напряжения через нагрузку.
Усилители мощности класса D
В режиме D работают усилители с широтно-импульсной модуля-
цией (ШИМ). На рис. 2.36 представлена структурная схема усили-
теля класса D. Входной сигнал модулирует прямоугольные импульсы,
изменяя их длительность. При этом сигнал преобразуется в импульсы
прямоугольной формы одинаковой амплитуды, длительность которых
пропорциональна значению сигнала в каждый момент времени.
Последовательность импульсов поступает на транзистор (транзи-
сторы) для усиления. Т. к. усиливаемый сигнал импульсный, транзи-
116
Энциклопедия начинающего радиолюбителя
Рис. 2.36. Структурная схема усилителя класса D
стор работает в ключевом режиме. Работа в ключевом режиме свя-
зана с минимальными потерями, ведь транзистор либо закрыт, либо
полностью открыт (обладает минимальным сопротивлением). После
усиления из сигнала извлекается низкочастотная составляющая (уси-
ленный исходный сигнал) с помощью фильтра нижних частот (ФНЧ)
и подается на нагрузку.
Усилители класса D применяются в аудиосистемах портативных
компьютеров, мобильных средствах связи, устройствах управления
двигателями и др.
Для современных усилителей характерно широкое использование
интегральных схем.
Децибелы
Коэффициент усиления часто выражается в децибелах («дБ» или «dB»).
Это полезно запомнить.
Децибел — логарифмическая единица уровней, затуханий и усиле-
ний.
Децибел широко применяется в любых областях техники, где тре-
буется измерение величин, меняющихся в широком диапазоне: в
радиотехнике, в системах передачи информации, акустике (в децибе-
лах измеряется уровень громкости звука) и др.
С помощью децибела можно измерять отношения любых физиче-
ских величин.
2.12.	Электронные генераторы
Это полезно запомнить.
Генераторами называются электронные устройства, преобразу-
ющие энергию источника постоянного тока в энергию переменного
Глава 2. Радиолюбители, знакомьтесь: электроника
117
тока (электромагнитных колебаний) различной формы требуемой
частоты и мощности.
Генераторы применяются в радиовещании, медицине, радиолока-
ции, входят в состав аналого-цифровых преобразователей, микропро-
цессорных систем и т. д.
Рассмотрим классификацию генераторов.
По форме выходных сигналов:
♦	синусоидальных сигналов;
♦	сигналов прямоугольной формы (мультивибраторы);
♦	сигналов линейно изменяющегося напряжения (ГЛИН) или их
еще называют генераторами пилообразного напряжения;
♦	сигналов специальной формы.
По частоте генерируемых колебаний (условно):
♦	низкой частоты (до 100 кГц);
♦	высокой частоты (свыше 100 кГц).
По способу возбуждения:
*	с независимым (внешним) возбуждением;
♦	с самовозбуждением (автогенераторы).
Структура генераторов
Схемы генераторов (рис. 2.37) строятся по тем же схемам, что и
усилители, только у генераторов нет источника входного сигнала, его
заменяет сигнал положительной обратной связи (ПОС). Напоминаем,
что обратная связь — это передача части выходного сигнала во вход-
ную цепь. Необходимая форма сигнала обеспечивается структурой
цепи обратной связи. Для задания частоты колебаний цепи ОС стро-
ятся на LC или RC-цепях (частоту определяет
время перезаряда конденсатора).
Сигнал, сформированный в цепи ПОС,
поступает на вход усилителя, усиливается в
К раз и поступает на выход. При этом часть
сигнала с выхода возвращается на вход
через цепь ПОС, где ослабляется в К раз, что
позволят поддерживать постоянную ампли-
туду выходного сигнала генератора.
Генераторы с независимым внешним воз-
буждением. Являются усилителями мощно-
Рис. 2.37. Структурная
схема генератора
118
Энциклопедия начинающего радиолюбителя
сти с соответствующим частным диапазоном, на вход которых пода-
ется электрический сигнал от автогенератора. Т. е. происходит усиле-
ние только определенной полосы частот. Поэтому их также называют
избирательные усилители.
Генераторы RC-типа. Для создания генераторов низкой частоты
обычно используют операционные усилители, в качестве цепи ПОС
устанавливают RC-цепи для обеспечения заданной частоты f0 синусои-
дальных колебаний. RC-цепи представляют собой частотные фильтры.
Это полезно запомнить.
Частотные фильтры— устройства, пропускающее сигналы в
определенном диапазоне частот и не пропускающее сигналы вне
этого диапазона.
При этом по цепи обратной связи на вход усилителя возвращается,
а, значит, и усиливается только определенная частота или полоса
частот.
На рис. 2.38 показаны основные типы частотных фильтров и их
амплитудно-частотная характеристика (АЧХ). АЧХ показывает про-
пускную способность фильтра в зависимости от частоты.
Типы фильтров:
♦	фильтры нижних частот (ФНЧ);
♦	фильтры верхних частот (ФВЧ);
♦	полосовые частотные фильтры (ПЧФ);
♦	заграждающее частотные фильтры (ЗЧФ).
Фильтры характеризуются частотой среза fc, выше либо ниже
которой идет резкое ослабление сигнала. Полосовые и заграждающие
Рис. 2.38. Типы частотных фильтров и их амплитудно-частотная характеристика
Глава 2. Радиолюбители, знакомьтесь: электроника
119
фильтры характеризуются также шириной полосы пропускания у
ПЧФ (непропускания у ЗЧФ).
На рис. 2.39 приведена схема синусоидального генератора. Необхо-
димый коэффициент усиления задается с помощью цепи ООС на рези-
сторах Rl, R2. Для обеспечения сдвига по фазе равного 0, цепь ПОС
подключена между выходом ОУ и его неинвертирующим входом. При
этом цепь ПОС представляет собой полосо-
вой фильтр. Частота резонанса f0 определя-
ется по формуле:
f0 = l/(2nRC).
Стабилизация частоты. Для стабилизации
частоты генерируемых колебаний в качестве
частотозадающей цепи используют кварце-
вые резонаторы. Кварцевый резонатор пред-
ставляет собой тонкую пластину минерала,
установленную в кварцедержателе.
Рис. 2.39. Схема
RC-генератора
синусоидальных сигналов
Это интересно знать.
Как известно, кварц обладает пьезоэффектом, что позволяет
использовать его как систему, эквивалентную электрическому коле-
бательному контуру и обладающую резонансными свойствами.
Резонансные частоты кварцевых пластин лежат в пределах от
нескольких единиц килогерц до тысяч мегагерц с нестабильностью
частоты, обычно порядка 10 ~8 и ниже.
Мультивибраторы — это генераторы сигналов прямоугольной
формы. Мультивибратор, в подавляющем большинстве случаев,
выполняет функцию задающего генератора, формирующего запу-
скающие входные импульсы для последующих
узлов и блоков в системе импульсного или циф-
рового действия. На рис. 2.40 приведена схема
симметричного мультивибратора на ИОУ
Симметричный — время прямоугольного
импульса равно времени паузы t„Mn = tnay3M.
ИОУ охвачен положительной обратной свя-
зью — цепь Rl, R2, действующей одинаково на
всех частотах. Напряжение на неивертирующем
входе постоянно. Оно зависит от сопротивления
Рис, 2.40, Схема
симметричного
мультивибратора
—0
ивых
120
Энциклопедия начинающего радиолюбителя
Рис. 2.41. Временные диаграммы
работы мультивибратора
резисторов Rl, R2. Входное напряже-
ние мультивибратора формируется
при помощи ООС через цепочку RC.
Уровень напряжения на выходе
изменяется с +UHac на -UHac, и обратно.
Если напряжение выхода UBbIX= +UHac
конденсатор заряжается и напряже-
ние Uc, действующее на инвертирую-
щем входе, возрастает по экспоненци-
альному закону (рис. 2.41).
При равенстве UH = Uc произойдет
скачкообразное изменение выходного
напряжения UBbIX = -UHac, что вызовет
перезаряд конденсатора. При дости-
жении равенства -UH = -Uc снова
произойдет изменение состояние UBbIx.
Процесс повторяется.
Изменение постоянной времени т RC-цепи приводит к изменению
времени заряда и разряда конденсатора, а, значит, и частоты колеба-
ний мультивибратора. Кроме того, частота зависит от параметров
ПОС и определяется по формуле:
f = 1/Т = l/2t„ = 1/[2т Ц1 + 2 Rl/Ra)].
Это интересно знать.
При необходимости получить несимметричные прямоугольные
колебания для tu * используют несимметричные мультивибра-
торы, в которых перезаряд конденсатора происходит по разным
цепочкам с различными постоянными времени.
Одновибраторы (ждущие мультивибраторы) предназначены для
формирования прямоугольного импульса напряжения требуемой
длительности при воздействии на входе короткого запускающего
импульса. Одновибраторы часто называют еще электронными реле
выдержки времени.
Генераторы линейно-изменяющихся напряжений (ГЛИН) фор-
мируют периодические сигналы, изменяющиеся по линейному закону
(пилообразные импульсы).
Пилообразные импульсы характеризуются длительностью рабочего
хода tp, длительностью обратного хода t0 и амплитудой Um (рис. 2.42, б).
Глава 2. Радиолюбители, знакомьтесь: электроника
121
а	б
Рис. 2.42. Генератор линейно-изменяющегося напряжения
а — простейшая схема; б—временная диаграмма импульсов пилообразной формы
Для создания линейной зависимости напряжения от времени чаще
всего используют заряд (или разряд) конденсатора постоянным током.
Простейшая схема ГЛИН приведена на рис. 2.42, а.
Когда транзистор VT закрыт, конденсатор С2 заряжается от источ-
ника питания Un через резистор R2. При этом напряжение на конден-
саторе, а, значит, и на выходе линейно возрастает. При поступлении
на базу положительного импульса транзистор открывается, и конден-
сатор быстро разряжается через его малое сопротивление, чем обе-
спечивается быстрое уменьшение выходного напряжения до нуля —
обратный ход.
ГЛИН применяются в устройствах развертки луча в ЭЛТ, в аналого-
цифровых преобразователях (АЦП) и других преобразовательных
устройствах.
2.13.	Логические устройства
Алгебра логики
Для описания законов функционирования цифровых схем исполь-
зуется алгебра логики или булева алгебра.
В основу алгебры логики положено понятие «событие», которое
может наступить, либо не наступить. Наступившее событие считается
истинным и выражается уровнем логической «1», не наступившее
событие считается ложным и выражается уровнем логического «О».
На событие влияют переменные, причем влияют по определенному
закону. Этот закон называется логической функцией, а переменные —
аргументами. Т. о. логической функцией является функция у=f(xp Xj,... xj,
122
Энциклопедия начинающего радиолюбителя
ф
з
х1_
х2
ф
S
ф
о.
ф
хЗ
хп
Логическое
устройство
(функция)
_Y(0,1)
Событие
Рис. 2.43. Логическое
устройство
принимающая значения «О» либо «1».
Переменные хр х2,... хп также имеют значе-
ния «О» либо «1».
Устройства, предназначенные для
формирования функций алгебры логики,
называются логическими устройствами.
Логическое устройство имеет сколь угод-
ное количество входов и только один
выход (рис. 2.43).
Например, в состав электронного кодового-замка входит логическое
устройство, для которого событие (у) — это открытие замка. Для того
чтобы событие произошло (у = 1), т. е. замок открылся, необходимо
определить переменные — десять кнопок кодонабирателя с цифрами.
Определенные кнопки должны быть нажаты, т. е. принять значение
«1» и при этом нажаты в определенной последовательности — логи-
ческая функция.
Любую логическую функцию удобно представить в виде таблицы
состояний (таблицы истинности), где записываются возможные комбина-
ции переменных (аргументов) и соответствующее им значение функции.
Логические элементы
Логические устройства строятся на логических элементах, которые
реализуют определенную функцию. Базовыми логическими функци-
ями являются логическое сложение, логическое умножение и логиче-
ское отрицание (рис. 2.44).
или	и
у = х1 + х2	у = х1 • х2
y = x1vx2	у = х1лх2
Рис. 2.44. Базовые логические функции
и их реализация
НЕ
ИЛИ (OR) — логиче-
ское сложение или дизъ-
юнкция (от англ, disjunc-
tion — разъединение) — на
выходе этого элемента поя-
вится логическая единица
тогда, когда хотя бы на
одном из входов появится
единица. Логический ноль
на выходе будет только
тогда, когда на всех входах
будет сигнал логического
нуля.
Глава 2. Радиолюбители, знакомьтесь: электроника
123
Эту операцию можно реализовать с помощью контактной цепи с
двумя параллельно включенными контактами. «1» на выходе такой
цепи появится в том случае, если хотя бы один из контактов замкнут.
И (AND) — логическое умножение или конъюнкция (от англ, con-
junction — соединение, & — амперсанд) — на выходе этого элемента
сигнал логической единицы появляется только тогда, когда на всех
входах будет присутствовать логическая единица. Если хотя бы на
одном входе будет ноль, то и на выходе тоже будет ноль.
Эта операция может быть реализована контактной цепью, состоя-
щей из последовательно включенных контактов.
НЕ (NOT) — логическое отрицание или инверсия, обозначается
черточкой над переменной — операция выполняется над одной пере-
менной х и значение у противоположно этой переменной.
Операция НЕ может быть осуществлена с помощью нормально
замкнутого контакта электромагнитного реле: нет напряжения на
обмотке реле (х = 0) — контакт замкнут и на выходе «1» (у = 1). При
наличии напряжения на обмотке реле (х = 1) контакт разомкнут и на
выходе «0» (у = 0).
В логических устройствах используются различные логические эле-
менты. Особое значение имеют две универсальные логические опера-
ции, каждая из которых способна самостоятельно образовать любую
логическую функцию: И-НЕ — функция Шеффера и ИЛИ-НЕ —
функция Пирса (рис. 2.45).
Для примера рассмотрим схему
охранной сигнализации на логических
элементах (рис. 2.46). Генератор Г выра-
батывает сигнал сирены, подавая его на
усилительный каскад через логический
элемент «И» на микросхеме DD2. При
замкнутых состояниях охранных кию-
чей S1 — S4 на входах элемента DD1 дей-
ствует уровень «0» — на нижнем входе
элемента «И» DD2 уровень «0», значит
на затворе транзистора VT также «0».
В случае размыкания хотя бы одного
из ключа, например S1, на вход элемента
DD1 через резистор R1 поступит напря-
жение уровня «1», что приведет к появ-
лению «1» на втором входе элемента «И»
ИЛИ-НЕ
у = х1 1x2
И-НЕ
у = х1 1x2
х1	х2	У
0	0	1
0	1	0
1	0	0
1	1	0
х1	х2	У
0	0	1
0	1	1
1	0	1
1	1	0
Рис. 2.45. Универсальные
логические функции и их
реализация
124
Энциклопедия начинающего радиолюбителя •
Рис. 2.46. Схема охранной сигнализации
DD1. Это позволит сигналу с генератора Г поступать на затвор тран-
зистора, в нагрузке которого стоит динамик.
2.14.	Цифровые устройства
Триггеры
Цифровые устройства строятся на логических элементах, поэтому
подчиняются законам алгебры логики. Основными устройствами
цифровой техники, наряду с логическими устройствами, являются
триггеры.
Это полезно запомнить.
Триггер (англ, trigger—курок) — электронное устройство, облада-
ющее двумя устойчивыми состояниями и способное скачком пере-
ходить из одного состояния в другое под воздействием внешнего
импульса.
Каждому состоянию триггера соответствует определенный (высо-
кий или низкий) уровень выходного напряжения:
♦	триггер установлен в единичное состояние — уровень «1».
♦	триггер сброшен в нуль — уровень «О» на выходе.
Установившееся состояние сохраняется сколь угодно долго и может
быть изменено внешним импульсом или отключением напряжения
питания. Т. о. триггер являются элементарным элементом памяти,
способным хранить наименьшею единицу информацию (один бит)
«О» или «1».
Глава 2. Радиолюбители, знакомьтесь: электроника
125
Триггеры могут быть построены на дискретных элементах, логиче-
ских элементах, на ИМС или входят в состав ИМС.
К основным типам триггеров относят: RS-, D-, Т- и JK-триггеры.
Кроме того, триггеры делятся на асинхронные и синхронные. В асин-
хронных триггерах переключение из одного состояния в другое осу-
ществляется непосредственно с поступлением сигнала на информа-
ционный вход. В тактируемых триггерах помимо информационных
входов имеется вход тактовых импульсов. Их переключение произво-
дится только при наличии разрешающего, тактирующего импульса.
RS-триггер имеет минимум два входа:
♦	S (set — устанавливать) — производится установка триггера в
состояние уровня «1»;
♦	R (reset) — сброс триггера в состояние уровня «О» (рис. 2.47).
Установка о
— о
Сброс R
Рис. 2.47. Условно-графическое обозначение RS-триггера и назначение выводов:
а — асинхронный; б—синхронный
При наличии входа С триггер является синхронным — пере-
ключение триггера (изменение состояния выхода) может происхо-
дить только в момент прихода тактирующего (синхронизирующего)
импульса на вход С.
Кроме прямого выхода, триггер может иметь также инверсный
выход, сигнал на котором будет противоположным.
В табл. 2.2 представлены состояния, которые может принимать
триггер в процессе работы. В таблице указаны значения входных сиг-
налов S и R в некоторый момент времени tn и состояние триггера (на
прямом выходе) в следующий момент времени tn+1 после прихода оче-
редных импульсов. На новое состояние триггера влияет также пред-
ыдущее состояние Qn.
Т. о. если необходимо записать в триггер «1» — подаем импульс на
вход S, если «О» — подаем импульс на вход R.
Комбинация S = 1, R = 1 является запретной комбинацией, т. к.
нельзя предугадать какое состояние установится на выходе.
126
Энциклопедия начинающего радиолюбителя
Таблица 2.2
Таблица состояний синхронного RS-триггера
предыдущее состояние tn				|П + 1
Qn	с	S	R	Qn + 1
0	1	1	0	1
1	1	0	1	0
0	1	0	0	Qn = 0
0	0	1	0	Qn = 0
0	1	1	1	X
Работу триггера также можно рас-
сматривать с помощью временных диа-
грамм (рис. 2.48).
D-триггер (от англ, delay — задержка)
имеет один информационный вход и
тактируемый (синхронизирующий) вход
(рис. 2.49). D-триггер запоминает и хра-
нит на выходе Q сигнал, который был на
информационном входе D в момент при-
хода тактового импульса С. Т. о. триггер
хранит информацию, записанную при
С = 1 (табл. 2.3).
Рис. 2.48. Временные диаграммы
работы асинхронного RS-триггера
Информационный
вход
Тактируемый
вход
Рис. 2.49. D-триггер:
а—условно-графическое обозначение; б—временные диаграммы работы
Таблица состояний D-триггера	Таблица 23
предыдущее состояние tn			t n + 1
Q"	D	c	Q"*’
0	1	0	0
0	1	1	1
1	0	1	0
0	0	0	Qn = 0
Т-триггеры (от англ, tumble — опрокидываться), называемые также
счетными триггерами, имеют один информационный вход Т. Каждый
Глава 2. Радиолюбители, знакомьтесь: электроника
127
а	б
Рис, 2,50, Т-триггер:
а —условно-графическое обозначение; б — временные диаграммы работы;
в — таблица состояний
Q"	т	Qn+1
0	1	1
1	0	1
1	1	0
в
импульс (спад импульса) на Т-входе (счетном входе) переключает
триггер в противоположное состояние (рис. 2.50).
JK-триггер (от англ, jump — скачок, keep — держать) имеет два
информационных входа J и К, и тактируемый вход С. Назначение
выводов J и К аналогично назначению выводов R и S, но при этом
триггер не имеет запретных ком-
бинаций. Если J = К = 1 он изме-
няет свое состояние на противо-
положное (рис. 2.51).
При соответствующем под-
ключении входов, триггер может
выполнять функции RS-, D-,
Т-триггеров, т. е. является уни-
версальным триггером.
Установка —
Тактируемый вход —
Сброс —
Т -°
Q
J	к	Qn+1
0	0	Q"
1	0	1
0	1	0
1	1	10
б
Рис, 2,51. JK-триггер:
а—условно-графическое обозначение;
б—сокращенная таблица состояний
с
к
а
Компараторы
Компаратор (compare — сравнивать) — устройство, сравнивающее
два напряжения — входное UBX с опорным Uon. Опорное напряжение
представляет собой неизменное по величине напряжение положи-
тельной или отрицательной полярности, входное напряжение изме-
няется во времени. Простейшая схема компаратора на операционном
усилителе приведена на рис. 2.52, а. Если UBX < Uon на выходе U + нас,
при при UBX > Uon на выходе U _ нас (рис. 2.52, б).
Компаратор с положительной обратной связью называется триг-
гером Шмитта (рис. 2.53). Если у компаратора переключение с «1» на
«0» и обратно происходит при одном и том же напряжении, то у триг-
гера Шмитта — при разных напряжениях.
Опорное напряжение создает цепь ПОС R1R2, входной сигнал
подается на инвертирующий вход ОУ.
128
Энциклопедия начинающего радиолюбителя
ивых
Ubx < Uon
U+нас
U-нас
Uon
Ubx
Ubx > Uon
a	6
Рис. 2.52. Компаратор на ОУ:
а — простейшая схема; б—характеристика работы
На рис. 2.53, б, приведена передаточная характеристика триггера
Шмитта. При отрицательном напряжении на инвентирующем входе
ОУ UBbIX = U + нас. Значит, на неинвертирующем входе действует поло-
жительное напряжение. При увеличении входного напряжения в
момент UBX > UHeilHB (Ucp — напряжение срабатывания) компаратор
переключается в состояние UBbIX = U_Hac. На неинвертирующем входе
действует отрицательное напряжение. Соответственно при уменьше-
нии входного напряжения в момент UBX < UHeHHB (Ucp) компаратор пере-
ключается в состояние UBMV = U. ияг.
ВЫХ	"г НаС
Рис. 2.53. Триггер Шмитта на ОУ:
а — простейшая схема; б—характеристика работы
Пример.
На рис. 2.54 представлена релейно-контакторная схема управле-
ния электродвигателем, позволяющая выполнять его пуск, оста-
новку и реверс.
Коммутацию электродвигателя выполняют магнитные пускатели
КМ1, КМ2. Свободно замкнутые контакты КМ1, КМ2 предотвра-
щают одновременное срабатывание магнитных пускателей. Свободно
разомкнутые контакты КМ1, КМ2 обеспечивают самоблокировку
кнопок SB2 и SB3.
Глава 2. Радиолюбители, знакомьтесь: электроника
129
Рис. 2.54. Релейно-контакторная схема управления
электродвигателем
НЭто интересно знать.
Для повышения надежности работы требуется заменить релейно-
контакторные цепи управления и силовые цепей на бесконтакт-
ную систему с использованием полупроводниковых приборов и
устройств.
На рис. 2.55 представлена бесконтактная схема управления элек-
тродвигателем.
Рис. 2.55. Бесконтактная схема управления электродвигателем
130
Энциклопедия начинающего радиолюбителя
Силовые контакты магнитных пускателей заменены оптосими-
страми: КМ1 — VS1-VS3, КМ2 — VS4-VS6. Применение именно опто-
сисимистров позволяет обеспечить изоляцию слаботочной цепи
управления от мощной силовой цепи.
Триггеры обеспечивают самоблокировку кнопок SB2, SB3. Логи-
ческие элементы И обеспечивают одновременное включение только
одного из магнитных пускателей.
При открывании транзистора VT1 ток протекает через светодиоды
первой группы оптосимистров VS1-VS3, обеспечивая тем самым про-
текание тока через обмотки электродвигателя. Открывание транзи-
стора VT2 запитывает вторую группу оптосимистров VS4-VS6, обе-
спечивая вращение электродвигателя в другую сторону.
Регистры
Это полезно запомнить.
Регистр — электронное устройство, предназначенное для крат-
ковременного хранения и преобразования многоразрядных двоичных
чисел.
Регистр состоит из триггеров, количество которых определяет,
сколько разрядов двоичного числа может хранить регистр — разряд-
ность регистра (рис. 2.56, а). Для организации работы триггеров могут
быть использованы логические элементы.
По способу ввода и вывода информации регистры подразделяются
на параллельные и последовательные.
Цифровой код
|1|о|о|11
7^==^
Триггеры
параллельные
входы данных'
S
С1
С2
D0
D1
D2
D3
последовательный___
вход данных
тактове входы
последовательной
параллельной загрузки
вход разрешения Ipr.
параллельной загрузки *1
Q0
Q1
Q2
Q3
выходы

б
Рис, 2.56, Регистр:
а — общее представление; б—условно-графическое обозначение
Глава 2. Радиолюбители, знакомьтесь: электроника
131
В последовательном регистре триггеры соединены последова-
тельно, т. е. выходы предыдущего триггера передают информацию на
входы последующего. Тактовые входы С триггеров соединены парал-
лельно. Такой регистр имеет один информационный вход и вход
управления — тактовый вход С.
В параллельном регистре запись в триггеры происходит одновре-
менно, для чего имеется четыре информационных входа.
На рис. 2.56, б представлено УГО и назначение выводов четырех-
разрядного параллельно-последовательного регистра.
Счетчики
Это полезно запомнить.
Счетчик импульсов — электронное устройство, предназначенное
для подсчета числа импульсов, поданных на вход. Количество посту-
пивших импульсов выражается в двоичной системе счисления.
Счетчики импульсов являются разновидностью регистров (счет-
ные регистры) и строятся, соответственно, на триггерах и логических
элементах.
Основными показателями счетчиков являются коэффициент счета
К 2П — число импульсов, которое может быть сосчитано счетчиком.
Например, счетчик, состоящий из четырех триггеров, может иметь
максимальный коэффициент счета 24 = 16. Для четырехтриггерного
счетчика минимальный выходной код — 0000, максимальный — 1111,
а при коэффициенте счета Кс = 10 выходной счет останавливается при
коде 1001 = 9.
На рис. 2.57, а представлена схема четырехразрядного счетчика на
Т-триггерах, соединенных последовательно. Счетные импульсы пода-
ются на счетный вход первого триггера. Счетные входы последующих
триггеров связаны с выходами предыдущих триггеров.
Работу схемы иллюстрируют временные диаграммы, приведенные
на рис. 2.57, в. При поступлении первого счетного импульса, по его
спаду, первый триггер переходит в состояние QI = 1, т. е. в счетчике
записан цифровой код 0001. По окончании второго счетного импульса
первый триггер переходит в состояние «0», а второй переключается в
состояние «1». В счетчике записывается число 2 с кодом 0010.
Из диаграммы (рис. 2.57, в) видно, что, например, по спаду 5-го
импульса в счетчике записан код 0101, по 9-му— 1001 и т. п. По
132
Энциклопедия начинающего радиолюбителя
Рис. 2.57. Двоичный четырехразрядный счетчик:
а — схема; б—условно-графическое обозначение; в — временные диаграммы работы
окончании 15-го импульса все разряды счетчика устанавливаются в
состояние «1», а по спаду 16-го импульса все триггеры обнуляются,
т. е. счетчик переходит в исходное состояние. Для принудительного
обнуления счетчика имеется вход «сброс».
Коэффициент счета двоичного счетчика находят из соотношения
Ксч = 2П, где п — число разрядов (триггеров) счетчика.
Подсчет числа импульсов является наиболее распространенной
операцией в устройствах цифровой обработки информации.
И Это интересно знать.
В процессе работы двоичного счетчика частота следования импуль-
сов на выходе каждого последующего триггера уменьшается вдвое по
сравнению с частотой его входных импульсов (рис. 2.57, в). Поэтому
счетчики применяют также в качестве делителей частоты.
Шифраторы и дешифраторы
Шифратор (называемый также кодером) осуществляет преобразо-
вание сигнала в цифровой код, чаще всего десятичных чисел в двоич-
ную систему счисления.
Глава 2. Радиолюбители, знакомьтесь: электроника
133
В шифраторе имеется m вхо-
дов, последовательно пронумеро-
ванных десятичными числами (О,
1,2,m - 1), и п выходов. Число
входов и выходов определяются
зависимостью 2n = m (рис. 2.58, а).
Символ «CD» образован из букв,
входящих в английское слово
Coder.
Подача сигнала на один из
входов приводит к появлению на
а	б
Рис. 2.58. Условно-графическое
обозначение:
а — шифратора; б — дешифратора
выходах п-разрядного двоичного числа, соответствующего номеру
входа. Например, при подаче импульса на 4-й вход на выходах воз-
никает цифровой код 100 (рис. 2.58, а).
Для обратного преобразования двоичных чисел в небольшие по
значению десятичные числа используются дешифраторы (называе-
мые также декодерами). Входы дешифратора (рис. 2.58, б) предназна-
чаются для подачи двоичных чисел, выходы последовательно нуме-
руются десятичными числами. При подаче на входы двоичного числа
появляется сигнал на определенном выходе, номер которого соответ-
ствует входному числу. Например, при подаче кода ПО, сигнал поя-
вится на 6-м выходе.
Мультиплексоры
Это полезно запомнить.
Мультиплексор — устройство, в котором выход соединяется с
одним из входов, в соответствии с кодом адреса.
а —условно-графическое обозначение; б — таблица состояний
134
Энциклопедия начинающего радиолюбителя
Т. о. мультиплексор представляет собой электронный переключа-
тель или коммутатор.
На входы Al, А2 подается код адреса, определяющий, какой из вхо-
дов сигналов будет передан на выход устройства (рис. 2.59).
АЦП и ЦАП
Для преобразования информации из цифровой формы в аналого-
вую применяют цифро-аналоговые преобразователи (ЦАП), а для
обратного преобразования — аналого-цифровые преобразователи
(АЦП).
Входной сигнал ЦАП — двоичное многоразрядное число, а выход-
ной — напряжение UBbIX, формируемое на основе опорного напряжения.
Процедура аналого-цифрового преобразования (рис. 2.60) состоит
из двух этапов: дискретизации по времени (выборки) и квантования
по уровню. Процесс дискретизации состоит из измерения значений
непрерывного сигнала только в дискретные моменты времени.
|o[i|o|i|o|i|i|i|o|i|i|i|i|i|o|i|o|i|o|i|o|o|o|i|o|o|i|o|i|o|
Рис. 2.60. Процесс аналого-цифрового преобразования
Для квантования диапазон изменения входного сигнала подразде-
ляется на равные интервалы — уровни квантования. В нашем при-
мере их восемь, но обычно их намного больше. Операция квантова-
ния сводится к определению того интервала, в который попало дис-
кретизированное значение и к присваиванию выходному значению
цифрового кода.
Глава 2. Радиолюбители, знакомьтесь: электроника
135
2.15.	Преобразовательные устройства
Зачем нужно преобразование переменного тока в постоянный
Преобладающая часть электрической энергии производится на
электростанциях вращающимися электрическими машинами, кото-
рые генерируют трехфазное переменное напряжение частотой 50 Гц.
Переменный ток находит широчайшее применение на промышленных
предприятиях, в сельском хозяйстве и быту.
Однако в ряде важных областей техники применяется энергия
постоянного тока: двигатели постоянного тока на промышленных
предприятиях и в электрифицированном транспорте, электролизные
установки, устройства для зарядки аккумуляторных батарей, источ-
ники питания электронной аппаратуры и др.
Кроме того, все более широкое применение получает переменный
ток частотой более 50 Гц для питания асинхронных электродвигате-
лей, электроинструмента и др. Применение повышенной частоты
позволяет значительно снизить массу электромагнитных устройств:
трансформаторов, электродвигателей и др.
Указанные факторы обусловливают необходимость преобразова-
ния переменного тока в постоянный, преобразования постоянного
тока в переменный, изменения частоты переменного тока. Для реше-
ния данных задач используются преобразовательные устройства.
Источники питания
Источники питания предназначены для создания напряжений и
токов, необходимых для питания электрических устройств.
Источники питания относятся к силовой электронике — устрой-
ствам, в которых электронные приборы используются для управления
и преобразования электроэнергии.
Различают первичные и вторичные источники питания. Первич-
ные — непосредственно преобразуют какой-либо вид энергии (меха-
ническую, внутреннею, химическую, тепловую, солнечную и т. д.) в
электрическую. К первичным источникам относятся турбогенера-
торы, химические источники тока (батареи, аккумуляторы), термо-
пары, солнечные батареи и др.
Вторичные источники питания осуществляют преобразование
энергии первичного источника в необходимые величины питающего
136
Энциклопедия начинающего радиолюбителя
напряжения (тока). В стационарной аппаратуре источником чаще
всего является сеть переменного тока напряжением 220 В, в перенос-
ной — химические источники тока.
Функциональная схема источника питания классического типа
показана на рис. 2.61.
Рис, 2,61, Функциональная схема источника питания
Трансформатор Т служит для'преобразования переменного напря-
жения Ut сети в необходимое напряжение U2 и, кроме того, для галь-
ванической развязки источника питания от сети.
Выпрямитель, состоящий из выпрямительных диодов, преобразует
переменное напряжение U2 в постоянное пульсирующее напряже-
ние U3, а сглаживающий фильтр (СФ) преобразует его в постоянное
напряжение U4 с небольшими пульсациями. Стабилизатор напря-
жения предназначен для окончательного сглаживания пульсаций,
а также создания напряжения на нагрузке, которое мало зависит от
напряжения U\ сети и тока 1н нагрузки.
Для защиты выпрямителя в его схему может входить блок защиты
и сигнализации. В некоторых случаях в схеме выпрямителя могут
отсутствовать отдельные элементы, например, фильтр при работе
выпрямителя на нагрузку индуктивного характера или силовой транс-
форматор в случае бестрансформаторного включения выпрямителя.
В импульсных источниках происходит несколько преобразо-
ваний: выпрямление сетевого напряжения, преобразование его в
импульсы высокой частоты, трансформация и вторичное выпрямле-
ние. Повышение частоты дает ряд существенных преимуществ.
Это полезно запомнить.
Выпрямителем называется электронное устройство, предна-
значенное для преобразования электрической энергии переменного
тока в постоянный.
В основе выпрямителей лежат полупроводниковые приборы с
односторонней проводимостью — диоды и тиристоры.
Глава 2. Радиолюбители, знакомьтесь: электроника
137
Выпрямители классифицируются:
♦	по числу фаз первичной обмотки трансформатора — однофаз-
ные и трехфазные;
♦	по числу выпрямленных полупериодов — однополупериодные и
двухполупериодные;
♦	по принципу регулирования выпрямленного напряжения —
управляемые и неуправляемые;
♦	по мощности — малой (до сотен ватт), средней (до 5 кВт), боль-
шой (свыше 5 кВт).
Однофазные выпрямители
При небольшой мощности нагрузки (до нескольких сотен ватт) пре-
образование переменного тока в постоянный осуществляют с помо-
щью однофазных выпрямителей. Такие выпрямители предназначены
для питания постоянным током различных электронных устройств,
обмоток возбуждения двигателей постоянного тока и т. д.
Для упрощения понимания работы схем выпрямления будем исхо-
дить из расчета, что выпрямитель работает на активную нагрузку.
На рис. 2.62 представлена простейшая однофазная однополупе-
риодная (однотактная) схема выпрямления. Схема содержит один
выпрямительный диод, включенный между вторичной обмоткой
трансформатора и нагрузкой.
Напряжение и2 изменяется по синусоидальному закону, т. е. содер-
жит положительные и отрицательные полуволны (полупериоды). Ток
в цепи нагрузки проходит только в положительные полупериоды,
Рис. 2.62. Однофазный однополупериодный выпрямитель
а — диод открыт; б — диод закрыт; в — временные диаграммы работы
138
Энциклопедия начинающего радиолюбителя
когда к аноду диода VD прикладывается положительный потенциал
(рис. 2.62, а). При обратной полярности напряжения и2 диод закрыт,
ток в нагрузке не протекает, но к диоду прикладывается обратное
напряжение Uo6p (рис. 2.62, б).
Т. о. на нагрузке выделяется только одна полуволна напряжения
вторичной обмотки. Ток в нагрузке протекает только в одном направ-
лении и представляет собой выпрямленный ток, хотя носит пульсиру-
ющий характер (рис. 2.62, в). Такую форму напряжения (тока) назы-
вают постоянно-импульсная.
Выпрямленные напряжения и ток содержат постоянную (полезную)
составляющую и переменную составляющую (пульсации). Качественная
сторона работы выпрямителя оценивается соотношениями между полез-
ной составляющей и пульсациями напряжения и тока. Коэффициент
пульсаций данной схемы составляет 1,57. Среднее за период значе-
ние выпрямленного напряжения UH = 0,45U2. Максимальное значение
обратного напряжения на диоде Uo6pmax = 3,14UH.
Достоинством данной схемы является простота, недостатки: пло-
хое использование трансформатора, большое обратное напряжение
на диоде, большой коэффициент пульсации выпрямленного напря-
жения.
Однофазная мостовая схема выпрямления состоит из четырех
диодов, включенных по мостовой схеме. В одну диагональ моста
включается вторичная обмотка трансформатора, в другую — нагрузка
Рис. 2.63. Однофазный мостовой выпрямитель
а — схема, выпрямление положительной полуволны; б—схема, выпрямление
отрицательной полуволны; в — временные диаграммы работы
Глава 2. Радиолюбители, знакомьтесь: электроника
139
(рис. 2.63). Общая точка катодов диодов VD2, VD4 является положи-
тельным полюсом выпрямителя, общая точка анодов диодов VD1,
VD3 — отрицательным полюсом.
Полярность напряжения во вторичной обмотке меняется с часто-
той питающей сети. Диоды в этой схеме работают парами поочередно.
В положительный полупериод напряжения и2 проводят ток диоды
VD2, VD3, а к диодам VD1, VD4 прикладывается обратное напряже-
ние, и они закрыты. В отрицательный полупериод напряжения и2 ток
протекает через диоды VD1, VD4, а диоды VD2, VD3 закрыты. Ток в
нагрузке проходит все время в одном направлении.
Схема является двухполупериодной (двухтактной), т. к. на нагрузке
выделяется оба полупериода сетевого напряжения. UH = 0,9U2, коэф-
фициент пульсаций — 0,67.
Использования мостовой схемы включения диодов позволяет для
выпрямления двух полупериодов использовать однофазный транс-
форматор. Кроме того, обратное напряжение, прикладываемое к
диоду в 2 раза меньше.
Трехфазные выпрямители
Питание постоянным током потребителей средней и большой
мощности производится от трехфазных выпрямителей, применение
которых снижает загрузку диодов по току и уменьшает коэффициент
пульсаций.
Трехфазная мостовая схема выпрямления состоит из шести дио-
дов, которые разделены на две группы (рис. 2.64, а): катодную — диоды
Рис. 2.64. Трехфазный мостовой выпрямитель:
а — схема; б — временные диаграммы работы
140
Энциклопедия начинающего радиолюбителя
VDl, VD3, VD5 и анодную VD2, VD4, VD6. Нагрузка подключается
между точками соединения катодов и анодов диодов, т. е. к диагонали
выпрямительного моста. Схема подключается к трехфазной сети.
В каждый момент времени ток нагрузки протекает через два диода.
В катодной группе в течение каждой трети периода работает диод с
наиболее высоким потенциалом анода (рис. 2.64, б). В анодной группе
в данную часть периода работает тот диод, у которого катод имеет
наиболее отрицательный потенциал. Каждый из диодов работает в
течение одной трети периода. Коэффициент пульсаций данной схемы
составляет всего 0,057.
Управляемые выпрямители
Это полезно запомнить.
Управляемыми выпрямителями называются выпрямители, кото-
рые совместно с выпрямление переменного напряжения (тока) обе-
спечивают регулирование величины выпрямленного напряжения
(тока).
Управляемые выпрямители применяют для регулирования частоты
вращения двигателей постоянного тока, яркости свечения ламп нака-
ливания, при зарядке аккумуляторных батарей и т. п.
Это интересно знать.
Схемы управляемых выпрямителей строятся на тиристорах и
основаны на управлении моментом открытия тиристоров.
На рис. 2.65, а представлена схема однофазного управляемого
выпрямителя. Для возможности выпрямления двух полуволн сетевого
напряжения используется трансформатор с двухфазной вторичной
обмоткой, в которой формируется два напряжения с противополож-
ными фазами. В каждую фазу включается тиристор. Положительный
полупериод напряжения U2 выпрямляет тиристор VS1, отрицатель-
ный — VS2.
Схема управления СУ формирует импульсы для открывания тири-
сторов. Время подачи открывающих импульсов определяет, какая
часть полуволны выделяется на нагрузке. Тиристор отпирается при
наличии положительного напряжения на аноде и открывающего
импульса на управляющем электроде.
Глава 2. Радиолюбители, знакомьтесь: электроника
141
Рис. 2.65. Трехфазный мостовой выпрямитель:
а — схема; б—временные диаграммы работы
Если импульс приходит в момент времени t0 (рис. 2.65, б) тири-
стор открыт в течение всего полупериода и на нагрузке максимальное
напряжение, если в моменты времени t, , t2 , t3 , то только часть сете-
вого напряжения выделяется в нагрузке.
Угол задержки, отсчитываемый от момента естественного отпира-
ния тиристора, выраженный в градусах, называется углом управления
или регулирования и обозначается буквой а. Изменяя угол а (сдвиг по
фазе управляющих импульсов относительно напряжения на анодах
тиристоров), мы изменяться время открытого состояния тиристоров
и соответственно выпрямленное напряжение на нагрузке.
Сглаживающие фильтры
Сглаживающие фильтры предназначены для уменьшения пульса-
ций выпрямленного напряжения. Сглаживание пульсаций оценивают
коэффициентом сглаживания q.
Основными элементами сглаживающих фильтров являются кон-
денсаторы, катушки индуктивности и транзисторы, сопротивление
которых различно для постоянного и переменного токов.
В зависимости от типа фильтрующего элемента различают емкост-
ные, индуктивные и электронные фильтры. По количеству фильтрую-
щих звеньев фильтры делятся на однозвенные и многозвенные.
Емкостной фильтр представляет собой конденсатор большой емко-
сти, который включается параллельно нагрузочному резистору RH.
Конденсатор обладает большим сопротивление постоянному току и
малым сопротивлением переменному току. Рассмотрим работу фильтра
на примере схемы однополупериодного выпрямителя (рис. 2.66, а).
142
Энциклопедия начинающего радиолюбителя
Рис. 2.66. Однофазный однополупериодный
выпрямитель с емкостным фильтром:
а — схема; б—временные диаграммы работы
При протекании поло-
жительной полуволны во
временном промежутке
to-tj (рис. 2.66, 6) протекает
ток нагрузки (ток диода) и
ток заряда конденсатора.
Конденсатор заряжается, и в
момент времени напряжение
на конденсаторе превышает
спадающее напряжение вто-
ричной обмотки—диод закры-
вается и во временной проме-
жуток tj — ток в нагрузке обе-
спечивается разрядом конденсатора. Это значительно уменьшает пульсации
выпрямленного напряжения, и ток в нагрузке протекает постоянно.
Чем больше емкость конденсатора Сф, тем меньше пульсаций. Это
определяется временем разряда конденсатора — постоянной времени
разряда т = СфК,,.
При т > 10 коэффициент сглаживания определяется по формуле
д = 2л£стСфИн,
где fc — частота сети;
m — число полупериодов выпрямленного напряжения.
И Это интересно знать.
Емкостный фильтр целесообразно применять с высокоомным
нагрузочным резистором RH при небольших мощностях нагрузки.
Индуктивный фильтр
Индуктивный фильтр (дроссель) включается последовательно с RH
(рис. 2.67, а). Индуктивность обладает малым сопротивлением посто-
янному току и большим — переменному. Сглаживание пульсаций
основывается на явлении самоиндукции, которая изначально пре-
пятствует нарастанию тока, а затем поддерживает его при уменьше-
нии (рис. 2.67, б).
Индуктивные фильтры применяют в выпрямителях средней и
большой мощностей, т. е. в выпрямителях, работающих с большими
токами нагрузки.
Глава 2. Радиолюбители, знакомьтесь: электроника
143
а	б
Рис, 2.67. Однофазный однополупериодный выпрямитель с индуктивным фильтром:
а — схема; б—временные диаграммы работы
Коэффициент сглаживания определяется по формуле:
q = 2л fcm Ц/R,,.
И Это интересно знать.
Работа емкостного и индуктивного фильтра основана на том,
что во время протекания тока, потребляемого из сети, конденса-
тор и катушка индуктивности запасают энергию, а когда тока от
сети нет, либо он уменьшается, элементы отдают накопленную
энергию, поддерживая ток (напряжение) в нагрузке.
Многозвенные фильтры
Используют сглаживающие свойства и конденсаторов и катушек
индуктивности. В маломощных выпрямителях, у которых сопротив-
ление нагрузочного резистора составляет несколько килоом, вместо
дросселя Ьф включают резистор Кф, что существенно уменьшает массу
и габариты фильтра.
На рис. 2.68 представлены типы многозвенных LC- и RC-фильтров.
Рис. 2.68. Многозвенные фильтры:
а — Г-образный LC; б — П-образный LC; в — RC-фильтр
Электронные стабилизаторы
Предназначены для стабилизации постоянного напряжения (тока)
на нагрузке при колебаниях сетевого напряжения и изменении потре-
бляемого нагрузкой тока.
144
Энциклопедия начинающего радиолюбителя
©и--------1--------
Рис. 2.69.
Параметрический
стабилизатор
Стабилизаторы подразделяются на стабилизаторы напряжения и
тока, а также на параметрические и компенсационные. Стабильность
выходного напряжения оценивают коэффициентом стабилизации Кст.
Параметрический стабилизатор основан на использовании эле-
мента с нелинейной характеристикой — полупроводникового стаби-
литрона. Напряжение на стабилитроне почти постоянно при значи-
тельном изменении обратного тока через прибор.
Rorp	Схема параметрического стабилизатора
® g-czn-rtz -±7- I приведена на рис. 2.69. Входное напряжение
ивх сф=|= 2S Пин UBX распределяется между ограничивающим
резистором Rorp и параллельно включенными
стабилитроном VD и резистором нагрузки RH.
При увеличении входного напряжения ток
через стабилитрон увеличится, значит, увели-
чится ток через ограничивающий резистор, и на нем будет происхо-
дить большее падение напряжения, а напряжение нагрузки останется
неизменным.
Параметрический стабилизатор имеет Кст порядка 20—50. Недостат-
ками такого типа стабилизаторов являются малые токи стабилизации
и низкий КПД.
Параметрические стабилизаторы применяют в качестве вспомога-
тельных опорных источников напряжения, а также когда ток нагрузки
невелик — не более сотен миллиампер.
Компенсационный стабилизатор использует в качестве ограничи-
вающего резистора переменное сопротивление транзистора. С ростом
входного напряжения возрастает и сопротивление транзистора, соот-
ветственно с уменьшением напряжения уменьшается сопротивление.
При этом напряжение на нагрузке остается неизменным.
Схема стабилизатора на транзисто-
рах представлена на рис. 2.70. Принцип
регулирования выходного напряжения
URh основан на изменении проводимо-
сти регулирующего транзистора VT1.
На транзисторе VT2 собрана схема
сравнения напряжений и усилитель
постоянного тока. В цепь его базы вклю-
чена измерительная цепь R3, R4, R5, в
цепь эмиттера — источник опорного
напряжения R1VD.
[Гв] 2 в [зв]
Рис. 2.70. Схема компенсационного
стабилизатора напряжения
Глава 2. Радиолюбители, знакомьтесь: электроника
145
Например, при увеличении входного напряжения, выходное также
возрастет, что приведет к росту напряжения на б^зе транзистора VT2,
в тоже время потенциал эмиттера VT2 останется прежним. Это при-
ведет к увеличению тока базы, а значит и тока коллектора транзи-
стора VT2 — потенциал базы транзистора VT1 уменьшится, транзи-
стор слегка прикроется, и на нем будет происходить большее падение
напряжения, а выходное напряжение останется неизменным.
При использовании переменного
резистора в базовой цепи транзистора
VT2 можно изменять напряжение на
его базе, а значит регулировать выход-
ное напряжение.
На сегодняшний день стабилиза-
торы выпускают в виде интегральных
схем. Типовая схема включения инте-
грального стабилизатора изображена
на рис. 2.71.
Обозначение выводов микросхемы стабилизатора: «IN» — вход,
«OUT» — выход, «GND» — общий (корпус). Если стабилизатор регу-
лируемый, то имеется вывод «ADJ» — регулировка.
Выбор стабилизатора производится исходя из значения выходного
'напряжения, максимального тока нагрузки и диапазона изменения
входного напряжения.
Рис. 2.71. Типовая схема включения
интегрального стабилизатора
напряжения
Инверторы
Это полезно запомнить.
Инвертор— это устройство преобразования энергии постоян-
ного тока в энергию переменного тока, т. е. реализующее процесс
обратный выпрямлению.
Основными элементами инверторов являются коммутирующие
приборы, которые периодически прерывают ток или изменяют его
направление. Инверторы строятся на транзисторах или тиристорах.
Инверторы входят в состав преобразователей частоты.
Это полезно запомнить.
Преобразователь частоты— это вторичный источник пита-
ния, вырабатывающий переменный электрический ток с часто-
той, отличной от частоты тока исходного источникам
146
Энциклопедия начинающего радиолюбителя
Преобразователь частоты строятся по схеме двойного преобра-
зования: переменное напряжение (обычно сетевое) выпрямляется, а
затем снова преобразуется в переменное, но уже другой частоты.
Наибольшее применение преобразователи получили в частотно-
регулируемом электроприводе для плавного регулирования скорости
асинхронного двигателя за счет создания на выходе преобразователя
трехфазного напряжения переменной частоты. В электроприводе дан-
ные устройства называют частотный преобразователь или инвертор.
На рис. 2.72 представлена схема частотного преобразователя.
Переменное напряжение промышленной сети выпрямляется трех-
фазной мостовой схемой и фильтруется LC-фильтром. Постоянное
напряжение подается на схему инвертора, собранную на шести IGBT
транзисторах с диодами, включенными для защиты транзисторов от
пробоя напряжением обратной полярности, возникающем при работе
с обмотками двигателя. Транзисторы работают в ключевом режиме
попарно (один верхний, другой нижний), открываясь с частой, задава-
емой схемой управления. В схеме используется широтно-импульсное
управление, позволяющее создать в обмотках статора электродвига-
теля синусоидальный ток необходимой частоты и амплитуды.
Рис. 2.72. Схема частотного преобразователя
Импульсные источники питания
Импульсный источник питания строится по тому же принципу,
что и преобразователь частоты, но с добавлением на выходе второго
выпрямителя для получения постоянного напряжения.
Рассмотрим структурную схему однофазного импульсного источ-
ника (рис. 2.73).
Глава 2. Радиолюбители, знакомьтесь: электроника
147
Рис. 2.73. Схема однофазного импульсного источника
На входе устанавливают фильтр, для защиты общей сети от
импульсных помех, вырабатываемых при работе инвертора. Мостовая
схема выпрямления выпрямляет сетевое напряжение, которое после
фильтрации поступает на электронный ключ (транзистор), выполня-
ющий функцию инвертора. Транзистором управляет схема управле-
ния посредством ШИМ. Инвертор преобразует постоянное напряже-
ние в прямоугольные импульсы повышенной частоты и определенной
длительности, которые подаются на трансформатор. Трансформатор
формирует необходимую величину напряжения (напряжений), кото-
рое снова выпрямляется, обычно однофазным выпрямителем.
В импульсных источниках стабилизация выходного напряжения
обеспечивается посредством обратной связи. В зависимости от вели-
чины обратной связи изменяется длительность импульсов, подавае-
мых на транзистор инвертора.
И Это интересно знать.
Повышение частоты позволяет значительно уменьшить габа-
риты трансформатора и снизить требования к сглаживающим
фильтрам. Использование ключевого режима работы транзистора
обеспечивает высокий КПД.
2.16.	Электрические датчики
Определение
Автоматизация различных технологических процессов, управле-
ние различными машинами, механизмами требуют многочисленных
измерений разнообразных физических величин. Информацию о пара-
метрах контролируемой системы или устройства получают с помощью
датчиков или по-другому сенсоров.
148
Энциклопедия начинающего радиолюбителя
Это полезно запомнить.
Датчик— это устройство, преобразующее входное воздействие
любой физической величины в сигнал, удобный для дальнейшего
использования (чаще всего в электрический сигнал).
Т. о. датчики преобразуют любимую величину в электрический сигнал,
который удобно передавать, обрабатывать, выводить на дисплей и т. п.
Классификация датчиков
Используемые датчики весьма разнообразны и могут быть класси-
фицированы по различным признакам.
В зависимости от вида входной (измеряемой) величины разли-
чают: датчики механических перемещений (линейных и угловых),
пневматические, электрические, расходомеры, датчики скорости,
ускорения, усилия, температуры, давления и др.
В настоящее время существует приблизительно следующее рас-
пределение доли измерений различных физических величин в про-
мышленности: температура — 50%, расход (массовый и объемный) —
15%, давление — 10%, уровень — 5%, количество (масса, объем) — 5%,
время — 4%, электрические и магнитные величины — менее 4%.
По виду выходной величины, в которую преобразуется вход-
ная величина, различают неэлектрические и электрические датчики.
Большинство датчиков являются электрическими.
По принципу действия датчики можно разделить на два класса:
генераторные и параметрические (датчики-модуляторы). Генераторные
датчики осуществляют непосредственное преобразование входной
величины в электрический сигнал. Параметрические датчики вход-
ную величину преобразуют в изменение какого-либо электрического
параметра (R, L или С) датчика, поэтому для работы требуют источ-
ник питания.
По принципу действия датчики также можно разделить на омиче-
ские, термометрические, фотоэлектрические (оптико-электронные),
индуктивные, емкостные и др.
Различают три класса датчиков:
♦	аналоговые датчики, вырабатывающие аналоговый сигнал, про-
порционально изменению входной величины;
♦	цифровые датчики, генерирующие последовательность импуль-
сов или цифровой код;
Глава 2. Радиолюбители, знакомьтесь: электроника
149
♦	бинарные (двоичные) датчики, которые вырабатывают сигнал толь-
ко двух уровней: «включено/выключено» (иначе говоря, 0 или 1).
Омические (резистивные) датчики
Принцип действия омических (резистивных) датчиков основан на
изменении их активного сопротивления при изменении длины /, пло-
щади сечения S или удельного сопротивления р.
Кроме того, используется зависимость величины активного сопро-
тивления от температуры, контактного давления и освещенности. В
соответствии с этим омические датчики делят на: контактные, потен-
циометрические (реостатные), тензорезисторные, терморезисторные,
фоторезисторные.
Контактные датчики — это простейший вид резисторных дат-
чиков, которые преобразуют перемещение первичного элемента в
скачкообразное изменение сопротивления электрической цепи. С
помощью контактных датчиков измеряют и контролируют усилия,
перемещения, положение, температуру, размеры объектов и т. д. К
контактным датчикам относятся путевые и концевые выключатели,
контактные термометры и так называемые электродные датчики,
используемые в основном для измерения предельных уровней элек-
тропроводных жидкостей.
Недостаток контактных датчиков является ограниченный срок
службы контактной системы, но благодаря простоте этих датчиков
они находят широкое применение.
Реостатные датчики представляют собой резистор с изменяю-
щимся активным сопротивлением. Входной величиной датчика явля-
ется перемещение контакта, а выходной — изменение его сопротивле-
ния. Подвижный контакт механически связан с объектом, перемеще-
ние (угловое или линейное) которого необходимо преобразовать.
Наибольшее распространение получила потен-
циометрическая схема включения реостатного
датчика, в которой реостат включают по схеме
делителя напряжения (рис. 2.74). Переменный
резистор, включаемый по схеме делителя напря-
жения, называют потенциометром.
Выходной величиной UBbIX такого датчика
является падение напряжения между под-
вижным и одним из неподвижных контактов.
Перемещение
контролируемого
—I объекта
0-
R
Со
х
 ивых
0
0-
Рис. 2.74.
Потенциометрическая
схема включения
150
Энциклопедия начинающего радиолюбителя
Зависимость выходного напряжения от перемещения «х» контакта
UBblx = f(x) соответствует закону изменения сопротивления вдоль
потенциометра.
Обычно реостатные датчики применяют в механических измери-
тельных приборах для преобразования их показаний в электрические
величины (ток или напряжение), например, в поплавковых измерите-
лях уровня жидкостей, различных манометрах и т. п.
Тензометрические датчики служат для измерения механических
напряжений, небольших деформаций, вибрации. Действие тензоре-
зисторов основано на тензоэффекте, заключающемся в изменении
активного сопротивления проводниковых и полупроводниковых
материалов под воздействием приложенных к ним усилий.
Термометрические датчики (терморезисторы) — сопротивление
зависит от температуры. Терморезисторы в качестве датчиков исполь-
зуют двумя способами.
Способ 1. Температура терморезистора определяется окружающей
средой; ток, проходящий через терморезистор, настолько мал, что не
вызывает нагрева терморезистора. При этом условии терморезистор
используется как датчик температуры.
Способ 2.Температура терморезистора определяется степенью
нагрева постоянным по величине током и условиями охлаждения. В
этом случае установившаяся температура определяется условиями
теплоотдачи поверхности терморезистора (скоростью движения окру-
жающей среды — газа или жидкости — относительно терморезистора,
ее плотностью, вязкостью и температурой), поэтому терморезистор
может быть использован как датчик скорости
потока, теплопроводности окружающей среды,
плотности газов и т. п.
Например, для измерения объема потре-
бляемого воздуха в автомобильных двигате-
лях в воздухопроводе устанавливается самона-
гревающийся резистор. Сопротивление такого
резистора изменяется вследствие охлаждения
потоком воздуха, в результате чего резистор дей-
ствует как датчик расхода (рис. 2.75).	расхода
Рис. 2.75.
Применение
самонагревающегося
резистора
в качестве датчика
Глава 2. Радиолюбители, знакомьтесь: электроника
151
Индуктивные датчики
металлических
БИ
Рис. 2.76. Примеры
использования
индуктивного
датчика
(ВБИ — выключатель
бесконтактный
индукционный)
Индуктивные датчики служат для бесконтактного получения
информации о перемещениях рабочих органов машин, механизмов.
Принцип действия датчика основан на изменении электромагнит-
ного поля при попадании в зону действия датчика
объектов (на неметаллические материалы датчик не
реагирует). В основном индуктивные датчики при-
меняются в качестве бесконтактных выключателей
(не требует механического воздействия) для опре-
деления положения (конечные и путевые выключа-
тели).
На рис. 2.76 представлен пример применения
индуктивного датчика в качестве датчика положе-
ния, угла, скорости.
Недостатками индуктивных датчиков является
малое расстояние срабатывания и сравнительно
небольшая чувствительность.
Емкостные датчики
Принцип действия основан на зависимости электрической емкости
конденсатора от размеров, взаимного расположения его обкладок и от
диэлектрической проницаемости среды между ними.
Для двухобкладочного плоского конденсатора электрическая
емкость определяется выражением:
С = soeS/h.
где е0 — диэлектрическая постоянная;
е — относительная диэлектрическая проницаемость среды между
обкладками;
S — активная площадь пластин;
h — расстояние между пластинами конденсатора.
Зависимости емкости от площади пластин и расстоянии между
ними используется для измерения угловых перемещений, очень малых
линейных перемещений, вибраций, скорости движения и т. д.
Широко емкостные датчики применяются для контроля уровня
жидкостей и сыпучих материалов. При этом возможно располагать
датчики вне резервуара или бункера. Материал, попадая в рабочую
зону датчика, вызывает изменение диэлектрическая проницаемость е,
что изменяет емкость и вызывает срабатывание датчика (рис. 2.77).
152
Энциклопедия начинающего радиолюбителя
Пластины
Емкостной
датчик
Рис. 2.77.
Емкостной датчик
Кроме того, на измерении значения диэлектриче-
ской проницаемости £ работают датчики толщины
слоя непроводящих материалов (толщиномеры) и
контроля влажности и состава вещества.
Достоинства емкостных датчиков — простота,
высокая чувствительность и малая инерционность.
Недостатки — влияние внешних электрических
полей, относительная сложность измерительных
устройств.
Индукционные датчики
Индукционные датчики преобразуют измеряемую величину в ЭДС
индукции. К этим датчикам относятся тахогенераторы, у которых
выходное напряжение пропорционально угловой скорости вращения
вала генератора. Используются как датчики угловой скорости.
Тахогенератор (рис. 2.78) представляет собой электрическую
машину, работающую в генераторном режиме. Контролируемый объ-
ект механически связан с ротором тахогенератора и приводит его во
вращение. При этом вырабатываемая ЭДС пропорциональна скорости
вращения и величине магнитного потока. Кроме того, с изменением
скорости вращения изменяется частота ЭДС.
Рис. 2.78. Тахогенератор:
а — конструкция; б — диаграммы выходной ЭДС
Температурные датчики
Температурные датчики являются наиболее распространенными
видами датчиков. Широкий диапазон измеряемых температур, раз-
нообразие условий использования средств измерений и требований к
ним определяют многообразие применяемых средств измерения тем-
пературы.
Глава 2. Радиолюбители, знакомьтесь: электроника
153
Основные классы датчиков температуры: кремниевые, биметал-
лические датчики, жидкостные и газовые термометры, термоиндика-
торы, термопары, термопреобразователи сопротивления, инфракрас-
ные датчики.
Кремниевые датчики температуры используют зависимость сопро-
тивления полупроводникового кремния от температуры. Диапазон
измеряемых температур -50... +150 °C. Применяются в основном для
измерения температуры внутри электронных приборов.
Биметаллический датчик представляет собой пластину из двух
разнородных металлов, имеющих различный температурный коэффи-
циент линейного расширения. При нагревании или охлаждении пла-
стина изгибается, размыкая (замыкая) электрические контакты или
перемещая стрелку индикатора. Диапазон работы биметаллических
датчиков -40... +550 °C. Используются для измерения поверхности
твердых тел и температуры жидкостей. Основные области примене-
ния — системы отопления и нагрева воды.
Термоиндикаторы — это особые вещества, изменяющие свой цвет
под воздействием температуры. Производятся в виде пленок.
Термопреобразователи сопротивления (терморезисторы) осно-
ваны на изменении электрического сопротивления проводников и
полупроводников в зависимости от температуры.
С ростом температуры сопротивление металлов возрастает. Для
изготовления металлических терморезисторов используется медь,
никель, платина. Платиновые терморезисторы позволяют измерять
температуры в пределах от -260 до +1100 °C.
Полупроводниковые терморезисторы имеют отрицательный или
положительный температурный коэффициент сопротивления. Кроме
того, полупроводниковые терморезисторы при весьма малых разме-
рах имеют высокие значения сопротивления (до 1 МОм).
Применяются для изменения температур в диапазоне от -100 до
+200 °C.
Термопары представляет собой соединение (спай) двух разнород-
ных металлов. Работа основана на термоэлектрическом эффекте —
при наличии разности температур спая Tt и концов термопары То
возникает электродвижущая сила, называемая термоэлектродвижу-
щей (сокращенно термо-ЭДС). В определенном интервале температур
можно считать, что термо-ЭДС прямо пропорциональна разности
температур ДТ = Тг - То.
154
Энциклопедия начинающего радиолюбителя
Термопары позволяют измерять температуру в диапазоне от -200
до +2200 °C. Наибольшее распространение для изготовления термо-
электрических преобразователей получили платина, платинородий,
хромель, алюмель.
Термопары дешевы, простоты в изготовлении и надежны в эксплуа-
тации. Измерительные мультиметры комплектуются именно термо-
парами.
Инфракрасные датчики (пирометры) — используют энергию излу-
чения нагретых тел, что позволяет измерять температуру поверхно-
сти на расстоянии. Пирометры делятся на радиационные, яркостные
и цветовые. Позволяют измерять температуру в труднодоступных
местах и температуру движущихся объектов, высокие температуры,
где другие датчики уже не работают.
Пьезоэлектрические датчики
Пьезоэлектрические датчики основаны на пьезоэлектрическом
эффекте (пьезоэффекте) — при сжатии или растяжении некоторых
кристаллов на их гранях появляется электрический заряд, величина
которого пропорциональна действующей силе. Используются для
измерения сил, давления, вибрации и т. д.
Оптические(фотоэлектрические)датчики
Оптические (фотоэлектрические) датчики работают либо на основе
внутреннего фотоэффекта — изменении сопротивления при измене-
нии освещенности, либо вырабатывают фотоЭДС, пропорциональную
освещенности.
Различают аналоговые и дискретные оптические датчики. У анало-
говых датчиков выходной сигнал изменяется пропорционально внеш-
ней освещенности. Основная область применения — автоматизиро-
ванные системы управления освещением.
Датчики дискретного типа изменяют выходное состояние на про-
тивоположное при достижении заданного значения освещенности.
Используются как своеобразные бесконтактные выключатели для
подсчета, обнаружения, позиционирования и других задач.
Оптический бесконтактный датчик, регистрирует изменение све-
тового потока в контролируемой области, связанное с изменением
Глава 2. Радиолюбители, знакомьтесь: электроника
155
положения в пространстве каких-либо движущихся частей механиз-
мов и машин, отсутствия или присутствия объектов.
Оптический бесконтактный датчик состоит из двух функциональ-
ных узлов: приемника и излучателя. Данные узлы могут быть выпол-
нены как в одном корпусе, так и в различных корпусах.
Выделяют два метода обнаружения объекта фотоэлектрическими
датчиками.
Пересечение луча — в этом методе передатчик и приемник разде-
лены по разным корпусам, что позволяет устанавливать их напротив
друг друга на рабочем расстоянии. Принцип работы основан на том,
что передатчик постоянно посылает световой луч, который прини-
мает приемник. Если световой сигнал датчика прекращается, вслед-
ствие перекрытия сторонним объектом, приемник немедленно реаги-
рует, меняя состояние выхода.
Отражение от объекта — в этом методе приемник и передатчик
находятся в одном корпусе. Во время рабочего состояния датчика все
объекты, попадающие в его рабочую зону, становятся своеобразными
рефлекторами (отражателями). Как только световой луч, отразившись
от объекта, попадает на приемник датчика, тот немедленно реагирует,
меняя состояние выхода.
Фотоэлектрические датчики могут быть применены практически
во всех отраслях промышленности.
ГЛАВА 3
РАДИОЛЮБИТЕЛЯМ
О МИКРОПРОЦЕССОРНЫХ СИСТЕМАХ
Применение микропроцессорных систем в бытовой элек-
тронике стало повсеместным. Они встраиваются в
измерительные приборы, электрические аппараты, осве-
тительные установки, не говоря уже о мобильных теле-
фонах, CD проигрывателях и дистанционно управляемых
игрушках. Всеэто обязывает радиолюбителя знать основы
работы микропроцессорной техники и использовать их в
своем творчестве.
3.1.	Цифровая информация
Основные понятия
Микропроцессорные системы (МС) предназначены для автоматиза-
ции обработки информации и управления различными процессами.
Понятие «Микропроцессорная система» очень широко. Оно объ-
единяет такие понятия как «Электронно-вычислительная машина
(ЭВМ)», «управляющая ЭВМ», «Компьютер» и т. п.
МС включает в себя аппаратное обеспечение (англ. — hardware) и
программное обеспечение (англ. — software).
Микропроцессорная система работает с цифровой информацией,
которая представляет собой последовательность цифровых кодов.
Кодирование информации
Почти вся информация, которая нас окружает, является аналого-
вой. Поэтому, прежде чем информация попадет на обработку в про-
цессор, она подвергается преобразованию посредством АЦП (аналого-
цифровой преобразователь). Кроме того, информация кодируется в
Глава 3. Радиолюбителям о микропроцессорных системах
157
определенном формате и может быть числовой, логической, текстовой
(символьной), графической, видео и др.
Например, для кодирования текстовой информации используется
таблица кодов ASCII (от англ. American Standard Code for Information
Interchange — Американский стандартный код для обмена информа-
цией). Запись одного символа осуществляется одним байтом, который
может принимать 256 значений.
Графическая информация разбивается на точки (пиксели) и про-
изводится кодирование цвета и положение каждой точки по горизон-
тали и вертикали.
Системы счисления
В основе любой МС лежит микропроцессор, который способен
воспринимать только двоичные числа (составленные из «О» и «1»),
Двоичные числа записываются посредством двоичной системы счис-
ления. Например, в повседневной жизни мы пользуемся десятичной
системой счисления, в которой для записи чисел используются десять
символов или цифр 0,1,2, 3,4, 5, 6, 7, 8, 9. Соответственно в двоичной
системе таких символов (или цифр) всего два — 0 и 1.
Необходимо понимать, что система счисления — это всего лишь
правила записи чисел, и выбор типа системы определятся удобством
применения. Выбор двоичной системы обусловлен ее простотой, а
значит надежностью работы цифровых устройств и легкостью их тех-
нической реализации.
Кроме двоичной и десятичной системы в МС используют шестнад-
цатеричную систему, в которой для записи чисел используются сим-
волы 0...9 и A...F. Ее применение обуславливается тем, что один байт
описывается двухразрядным шестнадцатеричным числом, что значи-
тельно сокращает запись цифрового кода и делает его более читаемым
(11111111 = FF).
Запись чисел в различных системах счисления представлена в
табл. 3.1.
Для определения значения числа (например, значения числа 100 для
разных систем счисления может составлять 42, Ю010, 2561б), в конце
числа добавляют латинскую букву, обозначающую систему счисле-
ния: для двоичных чисел букву Ь, для шестнадцатеричных — h, для
десятичных — d. Число без дополнительного обозначения считается
десятичным.
158
Энциклопедия начинающего радиолюбителя
Запись чисел в различных системах счисления	Таблица 3.1
Система счисления		
10-я	2-я	16-я
0	0	0
1	1	1
2	10	2
3	11	3
4	100	4
5	101	5
6	110	6
7	111	7
8	1000	8
9	1001	9
10	1010	А
11	1011	В
12	1100	С
13	1101	D
14	1110	Е
15	1111	F
16	10000	10
Перевод чисел из одной системы в другую и основные арифмети-
ческие и логические операции над числами позволяет производить
инженерный калькулятор (стандартное приложение операционной
системы Windows).
Единицы измерения цифровой информации
Бит (от английского «Binary digiT» — двоичная цифра) принимает
только два значения: 0 или 1. Можно закодировать логическое значе-
ние «да»» или «нет», состояние «включено» или «выключено», состоя-
ние «открыто» или «закрыто» и т. п.
Группа из восьми бит называется байтом, например 10010111. Один
байт позволяет кодировать 256 значений: 00000000 = 0,11111111 = 255.
Бит — наименьшая единица представления информации.
Байт — наименьшая единица обработки информации.
Два взаимосвязанных байта называется словом, 4 байта — двойное
слово, 8 байт — учетверенное слово.
Глава 3. Радиолюбителям о микропроцессорных системах
159
3.2.	Структура микропроцессорной системы
Основные компоненты микропроцессорной системы
Основу микропроцессорной системы составляет микропроцессор
(процессор), который выполняет функции обработки информации и
управления. Остальные устройства, входящие в состав МС, обслужи-
вают процессор, помогая ему в работе.
Обязательными устройствами для создания микропроцессорной
системы являются порты ввода/вывода и отчасти память. Порты
ввода/вывода связывают процессор с внешним миром, обеспечивая
ввод информации для обработки и вывод результатов обработки,
либо управляющих воздействий. К портам ввода подключают кнопки
(клавиатуру), различные датчики; к портам вывода — устройства,
которые допускают электрическое управление: индикаторы, дисплеи,
контакторы, электроклапаны, электродвигатели и т. д.
Память нужна в первую очередь для хранения программы (либо
набора программ), необходимой для работы процессора. Программа —
это последовательность команд, понятных процессору, написанная
человеком (чаще программистом).
Структура микропроцессорной системы представлена на рис. 3.1.
В упрощенном виде процессор состоит из арифметически-логического
устройства (АЛУ), осуществляющего обработку цифровой информа-
ции и устройства управления (УУ).
Память обычно включает постоянно-запоминающее устрой-
ство (ПЗУ), являющееся энергонезависимым и предназначенное для
долговременного хранения информации (например, программ), и
оперативно-запоминающее устройство (ОЗУ), предназначенное для
временного хранения данных.
Память
ПЗУ
ОЗУ
АЛУ УУ
Процессор
Рис, 3,1. Структура микропроцессорной системы
160
Энциклопедия начинающего радиолюбителя
Шинная структура микропроцессорной системы
Процессор, порты и память взаимодействуют между собой посред-
ством шин.
Это полезно запомнить.
Шина— это набор проводников, объединенных по функциональ-
ному признаку.
Единый набор системных шин называют внутрисистемная маги-
страль, в которой выделяют:
♦	шину данных DB (Data Bus), по которой производится обмен
данными между ЦП, памятью и портами;
♦	шину адреса АВ (Address Bus), используемой для адресации про-
цессором ячеек памяти и портов;
♦	шину управления СВ (Control Bus), набор линий, передающих
различные управляющие сигналы от процессора на внешние
устройства и обратно.
3.3.	Микропроцессоры
Архитектура микропроцессора
Это полезно запомнить.
Микропроцессор (МП)— программно-управляемое устройство,
предназначенное для обработки цифровой информации и управ-
ления процессом этой обработки, выполненное в виде одной (или
нескольких) интегральной схемы с высокой степенью интеграции
электронных элементов.
Рис. 3.2.
Внешний вид
микропроцессора
Intel Pentium 4
Внешний вид микропроцессора показан на
рис. 3.2. МП характеризуется большим числом
параметров, поскольку он одновременно является
сложным программно-управляемым устройством
и электронным прибором (микросхемой). Поэтому
для МП важны, как тип корпуса, так и система
команд процессора. Возможности микропроцес-
сора определяются понятием архитектуры микро-
процессора.
Глава 3. Радиолюбителям о микропроцессорных системах
161
Приставка «микро» в названии процессора означает, что выполня-
ется он по микронной технологии.
В ходе работы МП считывает команды программы из памяти или
порта ввода и исполняет их. Что означает каждая команда, определяется
системой команд процессора. Система команд заложена в архитектуре
МП и выполнение кода команды выражается в проведении внутрен-
ними элементами процессора определенных микроопераций.
Это полезно запомнить.
Архитектура микропроцессора — это его логическая организация;
она определяет возможности микропроцессора по аппаратной и
программной реализации функций, необходимых для построения
микропроцессорной системы.
Основные характеристики МП
Тактовая частота (единица измерения МГц или ГГц) — количество
тактовых импульсов за 1 секунду. Тактовые импульсы вырабатывает
тактовый генератор, который чаще всего находится внутри процес-
сора. Т. к. все операции (инструкции) выполняются по тактам, то
от значения тактовой частоты зависит производительность работы
(количество выполняемых операций в единицу времени). Частотой
процессора можно варьировать в определенных пределах.
Разрядность процессора (8, 16, 32, 64 бит и т. д.) — определяет
число байтов данных, обрабатываемых за один такт. Разрядность
процессора определяется разрядностью его внутренних регистров.
Процессор может быть 8-разрядным, 16-разрядным, 32-разрядным,
64-разрядным и т. д., т. е. данные обрабатываются порциями по 1, 2,
4, 8 байт. Понятно, что чем больше разрядность, тем выше произво-
дительность работы.
Внутренняя архитектура МП
Упрощенная внутренняя архитектура типового 8-разрядного
микропроцессора показана на рис. 3.3. В структуре МП можно выде-
лить три основных части:
♦	регистры для временного хранения команд, данных и адресов;
♦	арифметико-логическое устройство (АЛУ), которое реализует
арифметические и логические операции;
162
Энциклопедия начинающего радиолюбителя
Шина управления Шина адреса (16)
Рис. 3.3. Упрощенная внутренняя архитектура 8-разрядного микропроцессора
♦	схема управления и синхронизации — обеспечивает выборку
команд, организует функционирование АЛУ, обеспечивает до-
ступ ко всем регистрам МП, воспринимает и генерирует внеш-
ние управляющие сигналы.
Как видно из схемы, основу процессора составляют регистры, кото-
рые делятся на специальные (имеющие определенное назначение) и
регистры общего назначения.
Программный счетчик (PC) — регистр, содержащий адрес следую-
щего командного байта. Процессор должен знать, какая команда будет
выполняться следующей.
Аккумулятор — регистр, используемый в подавляющем боль-
шинстве команд логической и арифметической отработки; он одно-
временно является и источником одного из байт данных, которые
требуются для операции АЛУ, и местом, куда помещается результат
операции АЛУ
Регистр признаков (или регистр флагов) содержит информацию
о внутреннем состоянии микропроцессора, в частности о резуль-
тате последней операции АЛУ Регистр флагов не является регистром
в обычном смысле, а представляет собой просто набор триггеров-
Глава 3. Радиолюбителям о микропроцессорных системах
163
защелок (флаг поднят или опущен). Обычно имеются флаги нуля,
переполнения, отрицательного результата и переноса.
Указатель стека (SP) — следит за положением стека, т. е. содержит
адрес последней его использованной ячейки. Стек — способ органи-
зации хранения данных.
Регистр команды содержит текущий командный байт, который
декодируется дешифратором команды.
Линии внешних шин изолированы от линий внутренней шины с
помощью буферов, а основные внутренние элементы связаны быстро-
действующей внутренней шиной данных.
Повышение производительности МС
Для повышения производительности многопроцессорной системы
функции центрального процессора могут распределяться между
несколькими процессорами. В помощь центральному процессору в
компьютер часто вводят сопроцессоры, ориентированные на эффек-
тивное исполнение каких-либо специфических функций. Широко рас-
пространены математические и графические, сопроцессоры ввода-
вывода, разгружающие центральный процессор от несложных, но
многочисленных операций взаимодействия с внешними устрой-
ствами.
На современном этапе основным направлением повышения про-
изводительности является разработка многоядерных процессоров,
т. е. объединение в одном корпусе двух и более процессоров, с целью
выполнения нескольких операций параллельно (одновременно).
 Это интересно знать.
Лидирующими компаниями по разработке и изготовлению процес-
соров являются Intel и AMD.
3.4.	Устройства памяти
Определение
Это полезно запомнить.
Память МС или запоминающие устройства (ЗУ) — это совокуп-
ность технических средств, служащих для запоминания, хранения
и выдачи информации, представленной в виде цифровых кодов.
164
Энциклопедия начинающего радиолюбителя
Память предназначена для кратковременного и долговремен-
ного хранения информации — кодов команд, данных и адресов.
Информация в памяти хранится в двоичных кодах.
Элементарная ячейка памяти — бит — может принимать значение
«О» или «1». Каждая ячейка памяти имеет свой адрес, однозначно ее
идентифицирующий в пространстве системы. Стандартным размером
ячейки памяти обычно является байт.
Основные характеристики систем памяти
Емкость — максимально возможное количество байтов хранимой
информации.
Так как эта емкость может быть очень велика, то обычно исполь-
зуют более крупные единицы, образованные присоединением приста-
вок К (кило), М (мега) или Г (гига). При этом надо учитывать, что в
двоичной системе приставки К, М и Г соответственно равны:
210 = 1024
220 = 1 048 676
230 = 1 073 741 824.
Быстродействие — характеризуется временем цикла обращения к
памяти.
Способность сохранения информации при отключении питания
(энергонезависимость).
Это интересно знать.
Обычно для памяти характерно правило — устройства, обладаю-
щие большим объемом памяти, обладают меньшим быстродей-
ствием, и наоборот. Внешние запоминающие устройства обла-
дают практически неограниченным объемом памяти и наимень-
шим быстродействием.
Классификация запоминающих устройств
Память делят на внутреннюю и внешнюю.
Внутренняя память — электронная (полупроводниковая) — ста-
ционарная (не носимая).
Внешняя память — память, реализованная в виде устройств с раз-
личными принципами хранения информации и обычно с подвиж-
Глава 3. Радиолюбителям о микропроцессорных системах
165
ними носителями: магнитная (дисковая), полупроводниковая (флэш-
память), оптическая.
По функциональному назначению различают сверхоперативные ЗУ
(СОЗУ), оперативные ЗУ (ОЗУ), постоянные ЗУ (ПЗУ), стековые ЗУ
СОЗУ (КЭШ-память) — встроено в микропроцессор или находится
в непосредственной близости возле него и предназначено для хране-
ния команд, операндов и результатов промежуточных вычислений.
Обладает наибольшим быстродействием и самой малой емкостью.
ОЗУ (оперативная память) предназначено для хранения оператив-
ной (переменной) информации, требующейся в процессе обработки.
ОЗУ не сохраняет информацию при отключении питания.
ПЗУ — энергонезависимый тип памяти. Обладает невысоким
быстродействием и неограниченной емкостью.
Стековые ЗУ — способ организации памяти для временного хра-
нения данных, работающей по принципу «первый вошел — послед-
ний вышел». Стек организуется в обычной памяти данных. Для этого
применяется регистр — указатель стека (SP), в котором записан адрес,
называемый вершина стека. При записи в стек нового слова содержи-
мое указателя слова увеличивается на 1, при считывании уменьшается
на 1. Преимущество такого построения в том, что процессор должен
«помнить» только один адрес — записанный в вершине стека.
Адресация ячеек памяти
Для обращения к ячейкам памяти, каждая из них имеет адрес.
Количество адресов определяет адресуемое пространство процес-
сора — объем памяти, к которому может обратиться процессор (осу-
ществить операции записи и считывания). Представим простран-
ство памяти в виде двухмерного массива (рис. 3.4). Для адресации
ячейки указывается номер строки и номер столбца, например, ОНО.
Активируется строка 01 и столбец 10, что делает ячейку, затемненную
на рис. 3.4, доступную для чтения или записи.
Адрес передается по шине адреса. От количе- 00
ства разрядов шины адреса зависит то, какое 01_
количество ячеек памяти может адресовать про- 10
цессор. При шестнадцатиразрядной шине дан-
ных процессор может обратиться к 216 (65536)	
ячейкам памяти, т. е. объем адресуемого про- Рис. 3.4. Пример
странства процессора составляет 64 кбайта.	адресации ячейки
r	r г	памяти
166
Энциклопедия начинающего радиолюбителя
Flash-память
Flash-память является основным видом памяти, т. к. сочетает в
себе достоинства полупроводниковой памяти и энергонезависимость.
Флэш-памятью оснащают носимые устройства: мобильные телефоны,
цифровые фотокамеры и фотоаппараты, карманные компьютеры и
т. п. Начато ее использование для изготовления полупроводниковых
винчестеров.
Хранение данных на магнитных дисках
Принцип работы магнитных запоминающих устройств основан на
способах хранения информации с использованием свойств магнит-
ных материалов. Магнитные запоминающие устройства состоят из
устройства чтения/записи информации и магнитного носителя, на
который осуществляется запись и с которого считывается информа-
ция. Кроме того, присутствует контроллер управления.
Принцип работы заключается в намагничивании переменным маг-
нитным полем участков носителя и считывании информации, закоди-
рованной как области переменной намагниченности.
Магнитные диски бывают двух типов — гибкие (Floppy Disk) и
жесткие (Hard Disk).
Чтобы у каждого файла на диске был свой адрес, диск разбивают на
дорожки, а дорожки, в свою очередь, разбивают на секторы. Разбиение
диска на дорожки и секторы называется форматированием диска.
Самая первая дорожка магнитного диска (нулевая) считается слу-
жебной — там хранится служебная информация. Например, на этой
дорожке хранится так называемая таблица размещения файлов (FAT-
таблица). В этой таблице компьютер запоминает адреса записанных
файлов.
Магнитные диски постепенно вытесняются полупроводниковой
памятью, т. к. имеют относительно большие габариты и ненадежные
механические системы.
Оптические диски
CD (компакт-диск) и DVD (Digital Versatile Disc) изготавлива-
ются из полимеров и покрываются металлической пленкой, обычно
сплавом на основе алюминия. Информацию хранит металлическая
пленка, которую дополнительно покрывают слоем прозрачного поли-
Глава 3. Радиолюбителям о микропроцессорных системах
167
мера, который защищает данные от механического повреждения.
Считывание информации с диска происходит за счет регистрации
изменений интенсивности отраженного от алюминиевого слоя излу-
чения маломощного лазера. Устройство, осуществляющее запись и
считывание на лазерные диски называют DVD-привод.
3.5.	Алгоритм работы
микропроцессорной системы
Последовательность действий МП
Главным управляющим элементом всей микропроцессорной
системы является процессор. Именно он, за исключением несколь-
ких особых случаев, управляет всеми остальными устройствами.
Остальные же устройства, такие, как ОЗУ, ПЗУ и порты ввода/вывода
являются ведомыми.
Сразу после включения процессор начинает читать цифровые
коды из той области памяти, которая отведена для хранения про-
грамм. Чтение происходит последовательно ячейка за ячейкой, начи-
ная с самой первой. В ячейке записаны данные, адреса и команды.
Команда — это одно из элементарных действий, которое способен
выполнить микропроцессор. Вся работа микропроцессора сводится к
последовательному чтению и выполнению команд.
Рассмотрим последовательность действий МП во время выполне-
ния команд программы, ориентируясь на внутреннюю архитектуру
8-разрядного микропроцессора (рис. 3.3):
♦	перед выполнением очередной команды МП содержит ее адрес в
программном счетчике PC;
♦	МП обращается к памяти по адресу, содержащемуся в PC, и считы-
вает из памяти первый байт очередной команды в регистр команд;
♦	дешифратор команд декодирует (расшифровывает) код команды;
♦	в соответствии с полученной от дешифратора информацией
устройство управления вырабатывает упорядоченную во време-
ни последовательность микроопераций, реализующих предпи-
сания команды, в том числе:
♦	извлекает операнды из регистров и памяти;
♦	выполняет над ними предписанные кодом команды арифмети-
ческие, логические или другие операции;
168
Энциклопедия начинающего радиолюбителя
♦	в зависимости от длины команды модифицирует содержимое PC;
♦	передает управление очередной команде, адрес которой снова
находится в программном счетчике PC.
Группы команд МП
Команды перемещения данных. Перемещение происходит между
памятью, процессором, портами ввода/вывода (каждый порт имеет
свой собственный адрес), между регистрами процессора.
Команды преобразования данных. Любые данные (текст, рису-
нок, видеоролик и т. д.) представляют собой числа, а с числами можно
выполнять только арифметические и логические операции. Поэтому
к командам этой группы относятся сложение, вычитание, сравнение,
логические операции и т. п.
Команда передачи управления. Очень редко программа состоит
из одной последовательной команд. Подавляющее число алгорит-
мов требуют разветвления программы. Для того, чтобы программа
имела возможность менять алгоритм своей работы в зависимости от
какого-либо условия, и служат команды передачи управления. Данные
команды обеспечивают протекание выполнения программы по раз-
ным путям и организуют циклы.
Внешние устройства
К внешним относятся все устройства, находящиеся вне процессора
(кроме оперативной памяти и контроллеров) и подключаемые через
порты ввода/вывода. Внешние устройства (ВУ) можно подразделить
на три группы:
♦	устройства для связи человек-ЭВМ (клавиатура, монитор, прин-
тер и т. д.);
♦	устройства для связи с объектами управления (датчики, испол-
нительные механизмы, АЦП и ЦАП);
♦	внешние ЗУ большой емкости (жесткий диск, дисководы).
Внешние устройства подключаются к микропроцессорной системе
физически — с помощью разъемов, и логически — с помощью портов
(контроллеров). Для взаимодействия процессора и внешних устройств
применяется система (механизм) прерываний.
Глава 3. Радиолюбителям о микропроцессорных системах
169
Система прерываний
Система прерываний — это специальный механизм, который
позволяет в любой момент, по внешнему сигналу заставить процес-
сор приостановить выполнение основной программы, выполнить
операции, связанные с вызывающим прерывание событием, а затем
вернуться к выполнению основной программы.
У любого микропроцессора имеется хотя бы один вход запроса на
прерывание INT (от англ. Interrupt — прерывание). Рассмотрим при-
мер взаимодействия процессора персонального компьютера с клавиа-
турой (рис. 3.5).
Это полезно запомнить.
Клавиатура— устройство для ввода символьной информации и
команд управления.
Рис. 3.5. Работа процессора с клавиатурой
Для подключения клавиатуры в компьютере имеется специальный
порт клавиатуры (микросхема).
Алгоритм работы таков.
При нажатии клавиши контроллер клавиатуры формирует цифро-
вой код. Этот сигнал поступает в микросхему порта клавиатуры.
Порт клавиатуры посылает процессору сигнал прерывания. Каждое
внешнее устройство имеет свой номер прерывания, по которому про-
цессор его и распознает.
Получив прерывание от клавиатуры, процессор прерывает выпол-
нение программы (например, редактор Microsoft Office Word) и загру-
жает из памяти программу обработки кодов с клавиатуры. Такая про-
грамма называет драйвер.
Эта программа направляет процессор к порту клавиатуры, и циф-
ровой код загружается в регистр процессора.
Цифровой код сохраняется в памяти, и процессор переходит к
выполнению другой задачи.
Благодаря высокой скорости работы, процессор выполняет одно-
временно большое количество процессов.
170
Энциклопедия начинающего радиолюбителя
3.6.	Интерфейсы
Виды интерфейсов
Это полезно запомнить.
Интерфейс (взаимодействие) — это взаимосвязь между компонен-
тами и участниками микропроцессорной системы.
В микропроцессорную систему входят: аппаратное обеспечение,
программное обеспечение и человек. Поэтому выделяют следующие
виды интерфейсов:
♦	аппаратный интерфейс;
♦	программный интерфейс;
♦	интерфейс пользователя.
Программный интерфейс
Программный интерфейс обеспечивается операционной системой
(если таковая имеется). Наиболее распространенными интерфейсами
пользователя являются графический интерфейс (например, рабочий
стол персонального компьютера с иконками или кнопки команд в
редакторе Microsoft Office Word) и интерфейс «джойстика», когда мы
выбираем необходимую нам команду, перемещаясь по меню (напри-
мер, мобильные телефоны, программируемые контроллеры), что
также является видом графического интерфейса.
Аппаратный интерфейс
Аппаратный интерфейс представляет собой систему шин, разъе-
мов, согласующих устройств, алгоритмов и протоколов, обеспечива-
ющих связь всех частей микропроцессорной системы между собой.
От характеристик интерфейса зависит быстродействие и надежность
системы.
В развернутых МС для разгрузки процессора аппаратный интер-
фейс обеспечивается контроллерами.
Это полезно запомнить.
Контроллер— это специализированная микросхема, предназна-
ченная для выполнения функций контроля и управления.
Глава 3. Радиолюбителям о микропроцессорных системах
171
Контроллер осуществляет управление работой устройства, напри-
мер, жестким диском, оперативной памятью, клавиатурой и обеспечи-
вает взаимосвязь этого устройства с другими участниками МС.
Управление шинами осуществляют мосты. В сложных МС, напри-
мер, таких как персональный компьютер, центральное место занимает
«чипсет» (ChipSet) — набор мостов и контроллеров. Чипсет включает
две главные микросхемы, которые традиционно называют южный
мост и северный мост (рис. 3.6). Северный мост обслуживает систем-
ную шину, шину памяти, AGP (ускоренный графический порт) и явля-
ется главным контроллером компьютера. Южный мост обслуживает
работу с внешними устройствами (шина PCI — шина ввода/вывода
для подключения периферийных устройств).
И Это интересно знать.
Наиболее сложна организация взаимодействия процессора и внеш-
них устройств, что связано с большим их разнообразием.
Рис. З.б. Организации обмена данными в персональных компьютерах (PC)
172
Энциклопедия начинающего радиолюбителя
Виды интерфейсов
Параллельные интерфейсы характеризуются тем, что в них для
передачи бит используются отдельные сигнальные линии, и биты
передаются одновременно. Классическим параллельным интерфейсом
является LPT-порт.
Последовательный интерфейс для передачи данных использует
одну сигнальную линию, по которой информационные биты переда-
ются друг за другом последовательно.
Простейшим последовательным интерфейсом, получившим рас-
пространение как в PC, так и в промышленных системах, является
стандарт RS-232, реализуемый COM-портами. В промышленной авто-
матике широко применяется RS-485.
Шина USB (Universal Serial Bus — универсальная последовательная
шина) обеспечивает подключение к компьютеру большое количество
разнообразных периферийных устройств, в том числе мобильные
телефоны и бытовую электронику.
Первая спецификация интерфейса имела название USB 1.0, в насто-
ящее время используется спецификация USB 2.0, современные устрой-
ства комплектуются интерфейсом спецификации USB 3.0.
Стандарт USB 2.0 содержит в себе четыре линии: прием и передача
данных, питание + 5 В и корпус (табл. 3.2). В дополнение к ним USB
3.0 добавляет еще четыре линии связи (2 на прием и две на передачу)
и корпус. Типы USB-разъемов приведены на рис. 3.7.
Mini тип A	Mini тип В Micro тип В
USB 3.0 тип А и тип В	USB 3.0 Micro Тип В
Рис. 3.7. Типы USB-разъемов
Глава 3. Радиолюбителям о микропроцессорных системах
173
Таблица 3.2
Назначение выводов стандарта USB 2.0
№ вывода	Обозначение	Цвет провода	Описание
1	VBUS	Красный	Питание, + 5 В
2	D-	Белый	Data (передача данных)
3	D +	Зеленый	Data (передача данных)
4	GND	Черный	Ground (корпус)
Это интересно знать.
Шина USB имеет высокую пропускную способность (USB2.0 обеспечи-
вает максимальную скорость передачи информации до 480 Мбит/с,
USB 3.0 — до 5,0 Гбит/с) и обеспечивает не только передачу данных,
но и питание маломощных внешних устройств (максимальная сила
тока, потребляемого устройством по линиям питания шины USB,
не должна превышать 500мА для USB 2.0 и 900мА для USB 3.0), что
позволяет не использовать внешних источников питания.
Интерфейс RS-232 (RS — recommended standard — рекомендован-
ный стандарт) соединяет два устройства — компьютер и устройство
передачи данных. Скорость передачи — 115 Кбит/с (максимум), рас-
стояние передачи — 15 м (максимум), схема соединения — от точки
к точке. Сигналы этого интерфейса передаются перепадами напря-
жения величиной (3—15) В, поэтому длина линии связи RS-232, как
правило, ограничена расстоянием в несколько метров из-за низкой
помехоустойчивости. Чаще всего используется в промышленном обо-
рудовании; в персональном компьютере использовался для подклю-
чения манипулятора типа «мышь», модема. Интерфейс RS-232 прин-
ципиально не позволяет создавать сети, так как соединяет только 2
устройства.
Интерфейс RS-485 — широко распространенный высокоскорост-
ной и помехоустойчивый промышленный последовательный интер-
фейс двунаправленной передачи данных. Практически все современ-
ные компьютеры в промышленном исполнении, большинство дат-
чиков и исполнительных устройств содержат в своем составе ту или
иную реализацию интерфейса RS-485.
Для передачи и приема данных достаточно одной скрученной пары
проводников (витая пара). Передача данных осуществляется с помо-
щью дифференциальных сигналов (по одному проводу идет ориги-
нальный сигнал, а по-другому — его инверсная копия).
174
Энциклопедия начинающего радиолюбителя
Разница напряжений одной полярности между проводниками озна-
чает логическую единицу, разница другой полярности — ноль. При
наличии внешних помех, наводки в соседних проводах одинаковы,
и так как сигналом является разность потенциалов в проводниках,
уровень сигнала остается неизменным. Это обеспечивает высокую
помехоустойчивость и общую длину линии связи до 1 км (и более с
использованием специальных устройств — повторителей).
Интерфейс RS-485 обеспечивает обмен данными между несколь-
кими устройствами по одной двухпроводной линии связи в полуду-
плексном режиме (Прием и передача идут по одной паре проводов с
разделением по времени). Широко используется в промышленности
при создании автоматизированных систем управления.
Беспроводные (wireless) интерфейсы
Позволяют уйти от кабелей связи, что особенно актуально для
малогабаритных устройств, по размеру и весу соизмеримых с кабе-
лями. В беспроводных интерфейсах используются электромагнит-
ные волны инфракрасного (IrDA) и радиочастотного (Bluetooth, USB
wireless) диапазонов.
Инфракрасный интерфейс IrDA позволяет осуществлять беспро-
водную связь между двумя устройствами на расстоянии до 1 метра.
Инфракрасная связь — IR (Infra Red) Connection — безопасна для здо-
ровья, не создает помех в радиочастотном диапазоне и обеспечивает
конфиденциальность передачи. ИК-лучи не проходят через стены,
поэтому зона приема ограничивается небольшим, легко контролируе-
мым пространством.
Bluetooth (синий зуб) — радиоинтерфейс с низким энергопотребле-
нием (мощность передатчика всего порядка 1 мВт) для организации
персональных сетей, обеспечивающий передачу данных в режиме
реального времени на небольшие расстояния. Каждое устройство
Bluetooth имеет радиопередатчик и приемник, работающие в диапа-
зоне частот 2,4 ГГц. Дальность действия радиоинтерфейса составля-
ется около 100 м.
Беспроводной USB (USB wireless) — радиоинтерфейс малой даль-
ности с высокой пропускной способностью: 480 Мбит/с на расстоя-
нии до 3 метров и 110 Мбит/с на расстоянии до 10 метров. Работает в
диапазоне частот 3,1—10,6 ГГц.
Глава 3. Радиолюбителям о микропроцессорных системах
175
Сетевой интерфейс
Ethernet (ether — эфир) — технология передачи данных, используе-
мая в большинстве локальных компьютерных сетей. Этот интерфейс
базируется на стандарте IEE 802.3. Если интерфейс RS-485 можно рас-
сматривать по принципу «один ко многим», то Ethernet работает по
принципу «многие ко многим».
В зависимости от скорости передачи данных и передающей среды
существует несколько вариантов: Ethernet — 10 Мбит/с; быстрый
(Fast) Ethernet — 100 Мбит/с; гигабитный (Gigabit) Ethernet — 1 Гбит/с;
10-гигабитный Ethernet.
В качестве передающей среды используется коаксиальный
кабель, витая пара и оптоволоконный кабель. Витая пара характе-
ризуется невысокой стоимостью и высокой помехоустойчивостью.
Оптоволоконный кабель позволяет создавать более длинные линии и
высокоскоростные каналы связи.
Это полезно запомнить.
Витая пара (twisted pair) — вид кабеля связи, представляет собой
одну или несколько пар изолированных проводников, скрученных
между собой и покрытых пластиковой оболочкой.
Например, кабель FTP (foiled twisted pair) — витая пара с общим экра-
ном из фольги и медным проводником для отвода наведенных токов, 4
пары (solid), категория 5е (рис. 3.8). Кабель предназначен для стацио-
нарной прокладки внутри зданий, соору-
жений и эксплуатации в структурирован-
ных кабельных системах. Разработан для
приложений, работающих в частотном
диапазоне с верхней границей 100 МГц.
На физическом уровне протокол Ethernet
реализован в виде сетевых карт, встраи-
Рис. 3.8. Витая пара
1 — внешняя оболочка; 2 — экран-
фольга; 3 — дренажный провод;
4 — защитная пленка; 5 — витая пара
ваемых в микропроцессорные системы, и
концентраторов, соединяющих системы
друг с другом.
Это интересно знать.
На основе Ethernet строят промышленные сети (Profinet, EtherNet/IP,
EtherCAT, Ethernet Powerlink), которые успешно конкурируют с ранее
разработанными сетями Profibus, DeviceNet, CANopen и др.
176
Энциклопедия начинающего радиолюбителя
3.7.	Микроконтроллеры
Общие сведения о микроконтроллерах
Это полезно запомнить.
Микроконтроллер— это целая микропроцессорная система в
одной микросхеме (на одном кристалле). Одна микросхема содер-
жит в себе процессор, память, порты ввода/вывода и некоторые
дополнительные устройства: таймеры, устройства прерывания,
компараторы и др.
Использование одной микросхемы вместо системного блока, как в
случае персонального компьютера, значительно снижает размеры, энер-
гопотребление и стоимость устройств, построенных на базе микрокон-
троллеров, а также многократно повышает надежность системы.
Микроконтроллеры применяются в системах управления двигате-
лями, бытовой технике, медицинских приборах, электроинструментах,
игрушках и т. п. На сегодняшний день микроконтроллеры встраивают
практически во все электронные устройства.
Производством микроконтроллеров занимаются Intel, Microchip,
Atmel, Motorola, Hitachi, Philips, Texas Instruments, Infineon Technologies
и многие другие компании.
Основной характеристикой микроконтроллеров является разряд-
ность арифметико-логического устройства. По этому признаку они
делятся на 4-, 8-, 16-, 32- и 64-разрядные. Производительность микро-
контроллера измеряют в MIPS (Million Instructions per Second — мил-
лион инструкций в секунду).
Виды микроконтроллеров
Условно микроконтроллеры можно разделить на три группы: про-
стейшие, встраиваемы и универсальные. Простейшие микроконтрол-
леры используются в тех случаях, когда не требуется высокая произ-
водительность, но важна низкая стоимость. Встраиваемые в приборы
и аппаратуру микроконтроллеры запрограммированы на реализацию
узкоспециализированных задач (например, простейшие устройства —
клавишные переключатели, индикаторы). Универсальные микрокон-
троллеры ориентированы на решение многочисленных задач в систе-
мах управления, регулирования и контроля.
Глава 3. Радиолюбителям о микропроцессорных системах
177
Типы корпусов микроконтроллеров
Основные типы корпусов микроконтроллеров приведены на
рис. 3.9.
DIP	SOIC	PLCC	TQFP
Рис. 3.9. Типы корпусов микроконтроллеров
DIP (Dual Inline Package) — корпус с двумя рядами контактов.
Количество ножек в корпусе от 8 до 56.
SOIC (Small Outline Integrated Circuit) — планарная микросхема —
ножки припаиваются с той же стороны платы, где находится корпус.
При этом, микросхема лежит корпусом на плате. Количество ножек и
их нумерация — такие же, как у DIP.
PLCC (Plastic Leader Chip Carrier) — квадратный (реже прямоуголь-
ный) корпус. Ножки расположены по всем четырем сторонам, и имеют
J -образную форму (концы ножек загнуты под корпус). Микросхемы
либо запаиваются непосредственно на плату (планарно), либо встав-
ляются в панельку.
TQFP (Thin Profile Quad Flat Package) — среднее между SOIC и
PLCC. Квадратный корпус толщиной около 1 мм, выводы располо-
жены по всем сторонам. Количество ножек — от 32 до 144.
Структура 8-ми разрядного микроконтроллера
На рис. 3.10 изображена упрощенная внутренняя структура микро-
контроллера ATMEL АТ89С2051. Микросхема выполнена в стандарт-
ном DIP-корпусе и имеет 20 выводов. Напряжение питания микро-
схемы + 5 В. Система команд совместима с широко распространенной
микросхемой фирмы Intel — MCS-51.
АЛУ — арифметико-логическое устройство, заменяет процессор.
Регистры процессора совмещены с ячейками внутреннего ОЗУ ОЗУ
данных имеет 128 восьмиразрядных ячеек памяти.
ППЗУ программ — перепрограммируемое ПЗУ объемом 2 кило-
байта выполнено по технологии Flash-памяти. В эту память записыва-
ется программа, которую микроконтроллер будет выполнять.
178
Энциклопедия начинающего радиолюбителя
Таймеры
Р1.0	Р1.7	РЗ.О
Рис, 3,10, Внутренняя структура микроконтроллера АТ89С2051
Порты Р1 и РЗ — это два восьмиразрядных порта ввода/вывода.
Они имеют названия Р1 и РЗ по аналогии с MCS-51. Порт РЗ не пол-
ный — линия Р3.6 не выходит ни на один из внешних выводов микро-
схемы и используется, как вход сигнала от встроенного аналогового
компаратора.
Таймеры — в микросхеме имеются два встроенных 16-разрядных
таймера/счетчика Т1 и Т2. Они могут использоваться для задания
любых интервалов времени. Причем счетчик Т1 имеет режим работы,
при котором он делится на два 8-разрядных таймера, каждый из кото-
рых может работать самостоятельно. Можно программно запустить
и остановить любой из счетчиков. Каждый счетчик может работать
в двух режимах: режиме отсчета временных интервалов (считают
импульсы внутреннего тактового генератора), и в режиме подсчета
внешних импульсов.
Встроенный контроллер прерываний способен обрабатывать
шесть источников прерываний: два внешних запроса, прерывания
от счетчиков/таймеров Т1 и Т2 (запрос прерывания поступает в тот
момент, когда соответствующий счетчик/таймер досчитает до нуля)
и два источника прерывания от последовательного канала ввода/
вывода.
Аналоговый компаратор — на его выходе появляется сигнал лог. «1»,
когда напряжение на входе «+» превысит напряжение на входе «-».
Р1, РЗ порты ввода/вывода — регистры с побайтовой и побитной
адресацией. Процессор может записать в них любое число, может
также считать число из порта. Каждая из линий порта может рабо-
Глава 3. Радиолюбителям о микропроцессорных системах
179
тать как выход или как вход. Записанное в порт число, немедленно
появляется на соответствующих выводах.
Регистры микроконтроллера
В микроконтроллере можно выделить служебные регистры (указа-
тель адреса, регистр флагов, указатель стека), специальные регистры
(регистры портов ввода/вывода, последовательного канала, таймеров,
системы прерываний) и регистры общего назначения.
При помощи специальных регистров происходит управление
режимами работы всех встроенных системных ресурсов микрокон-
троллера, они образуют своеобразный костяк микроконтроллера.
Регистры общего назначения (РОН) позволяют реализовать различ-
ные процессы и устройства виртуально, т. е. программным путем.
Т. о. микроконтроллер — это набор многофункциональных
устройств, конкретные функции и режимы работы которых, опреде-
ляются программой.
Пусть необходимо, например, получить прямоугольные импульсы,
т. е. реализовать функцию мультивибратора. Для этого достаточно
на одном из выводов порта обеспечить чередование с определенной
периодичностью уровня лог. «О» и лог. «1». Специальные регистры обе-
спечат выбор необходимого вывода порта и установку его в работу на
выход, и будут задавать уровни «О» и «1». На регистрах общего назна-
чения можно создать счетчики, которые будут отмерять временные
интервалы длительности импульса и паузы.
3.8.	Языки программирования
Назначение языков программирования
Языки программирования предназначены для связи человека с
микропроцессорной системой. Эта связь заключается в передаче от
человека в систему набор команд (инструкций), которые необходимо
выполнить. Упорядоченный набор таких команд называется про-
грамма.
Т. о. языки программирования предназначены для написания ком-
пьютерных программ, содержащих инструкции по выполнению опре-
180
Энциклопедия начинающего радиолюбителя
деленного процесса и организации управления какими-либо устрой-
ствами.
Конструкция языков программирования
Программу на языке записывают в текстовом редакторе. Т. к.
процессор понимает только цифровой двоичный код, написанные
команды преобразуются в машинный код с помощью программы-
переводчика, называемой транслятором. Различают два вида транс-
ляторов:
♦	интерпретаторы — обрабатывают текст непосредственно во
время написания программы, т. е. каждую строку по отдель-
ности;
♦	компиляторы — преобразуют весь текст программы одновре-
менно.
Работа программы состоит в обработке данных — констант и пере-
менных. Действия над константами и переменными определяют опе-
раторы. Оператор является инструкцией языка.
Программа представляет собой последовательность операторов,
записанных друг за другом. По своей структуре программы могут
быть линейными, циклическими и ветвящимися.
Уровни языков программирования
Различают уровни (по отношению к естественному, человеческому)
языков программирования:
♦	низкого уровня — машинные языки;
♦	языки Ассемблера — близки к машинному;
♦	языки высокого уровня — приближены к человеку.
Пользование машинным языком, единственно понятным микро-
процессору, вызывает трудности, связанные с необходимостью записи
громоздких, трудно запоминаемых двоичных кодовых комбинаций, со
сложностью поиска ошибок в составленной программе, представляю-
щую собой последовательность цифровых кодов, с трудностью внесе-
ния изменений в составленную программу.
Наряду с указанными недостатками язык кодовых комбинаций
имеет и достоинства. Программа на этом языке оказывается наиболее
эффективной, она занимает минимальный объем памяти и быстрее
исполняется.
Глава 3. Радиолюбителям о микропроцессорных системах
181
Пример.
Для представления машинного языка используем DOS программу
DEBUG— специальная программа, входящая в состав утилит
MS-DOS, для ввода и пошагового выполнения программ, написанных
на машинном языке или с помощью команд Ассемблера (рис. 3.11).
Н, WINDO WSteystem 3 Mdeb ug* exe

LS:l©i	23	11	ШЬ	25	В®
-Е С8;1М	8В	D8	03	И	8В	СВ
-Е GS::i.@C	'ZB	С8	2В	СШ	98
J’.......
Ц||
. #.. X. ....*. +.
®СВЗ:@1Эв	Й2	FC	03	88	02	F7	83	97-02	EC	S3	C6	82	02	04	ЕВ	.................
®СВЗ:Й140	02	07	04	FC	02	8В	04	ВС-03	26	04	1В	03	04	04	2В	........
®СВЗ.'0150	83	15	ЕИ	44	83	И	84	5В-03	12	84	83	13	84	9F	.......J..
ЯСВЗ:916Й	03	ЕЙ	ВЗ	138	®3	ЕВ	83	Е1-03	ЕР	03	FF	03	F0	ВЗ	34	...............4
рСВЗ:0170	04	Н	03	4С	04	Р2	83	64-04	F3	03	84	04	F6	03	«5	...L...d........
Рис. 3.11. Просмотр содержимого ячеек памяти в окне программы DEBUG
Текст программы, представленной в шестнадцатеричном формате:
Команда	Назначение	Мнемоника
В8 23 01	Переслать шест, значение 0123 в АХ	MOV АХ,0123
05 25 00	Прибавить’шест, значение 0025 к АХ	ADD АХ,0025
8В D8	Переслать содержимое АХ в ВХ	MOV ВХ,АХ
03 D8	Прибавить содержимое АХ к ВХ	ADD ВХ,АХ
8ВСВ	Переслать содержимое ВХ в СХ	MOVCX,BX
2ВС8	Вычесть содержимое АХ из АХ (очистка АХ)	SUB СХ,АХ
90	Нет операции	
Трудности программирования уменьшаются при использовании
языка Ассемблера. В этом языке вместо кодовых комбинаций приме-
няется мнемоническая форма записи операций (мнемоники), выпол-
няемых в микропроцессоре. Такой мнемонической записью (в виде
сочетания букв, взятых из соответствующих английских слов: MOV —
перемещение, ADD — сложение, SUBB — вычитание) представляют вид
выполняемой операции, операнды и адреса. Каждой команде на языке
Ассемблера соответствует команда на языке кодовых комбинаций.
Язык Ассемблера упрощает запись команд, облегчает поиск в ней
ошибок, обеспечивает лучший обзор программы и простоту внесения
исправлений в программу.
182
Энциклопедия начинающего радиолюбителя
Перед исполнением программа должна быть переведена с языка
Ассемблера на язык кодовых комбинаций и в таком виде помещена
в память микропроцессорной системы. Этот перевод осуществля-
ется на компьютере с помощью программы трансляции, называемой
Ассемблером.
Язык Ассемблера (так же, как и язык кодовых комбинаций) инди-
видуален для каждого типа микропроцессора и микроконтроллера.
Языки высокого уровня близки к обычному математическому
языку, описывающему процесс решения задачи, поэтому они легко
усваиваются. Кроме того, они обеспечивают большую компактность
программы (сложные вычислительные процессы представляются
короткими записями), что улучшает обзор программы и выявление
в ней ошибок.
Простейшим языком программирования высокого уровня явля-
ется BASIC («Beginner’s All-purpose Symbolic Instruction Code» — уни-
версальный код символических инструкций для начинающих), соз-
данный в 1964 году и до сих пор широко применяемый.
На рис. 3.12 представлена программа-пример «Перевод числа в
иную систему счисления», написанная в текстовом редакторе языка
BASIC.
Для программирования в машинных кодах и кодах Ассемблера
необходимо досконально знать архитектуру процессора (микро-
контроллера), набор команд, владеть хотя бы основами програм-
Рис. 3.12. Программа «Перевод числа в иную систему счисления», написанная на языке BASIC
Глава 3. Радиолюбителям о микропроцессорных системах
183
мирования, т. е. быть «специалистом». Для написания программ на
языке высокого уровня достаточно знать основы программирования.
Поэтому языки Ассемблера постепенно вытесняются языками высо-
кого уровня: например Ассемблер для микроконтроллеров заменяется
языком Си.
Для дальнейшей популяризации аппаратных средств и программ-
ных продуктов разработаны графические языки программирования,
в которых необходимый алгоритм работы реализуется с помощью
типовых блоков и связей между ними. Такая тенденция наблюдалась
в интерфейсах операционных системах, который был командный (для
работы необходимо вводить команды, причем знать какие), а стал гра-
фически — нажал на картинку и работа «пошла».
3.9. Применение микропроцессорных систем
в электротехнике
Говорить о применении микропроцессорных систем, это значит
говорить практически обо всех технических устройствах, которые
нас окружают. В любой области электротехники: в электроснабже-
нии, электроприводе, электроосвещении применяются от простейших
схем под управлением 8-разрядных микроконтроллеров до сложней-
ших микропроцессорных систем с многоуровневым сетевым управ-
лением.
Обратим внимание на программируемые контроллеры (их также
называют программируемые реле) LOGO! Siemens, предназначенные
для построения наиболее простых устройств автоматического управ-
ления. Почему LOGO! Siemens? Потому что для работы с ним не тре-
буется специальных знаний по микропроцессорной технике и языкам
программирования, а достаточно основ электротехники и цифровой
электроники (тоже основ). Кроме того, программные продукты ком-
пании Siemens распространяются в свободном доступе.
На рис. 3.13 показан внешний вид контроллера LOGO! Basic и
модуля расширения.
Алгоритм функционирования модулей задается программой,
составленной из набора встроенных функций — FBD (Function Block
Diagram) — графический язык программирования. Программирование
модулей может производиться либо с компьютера, оснащенного про-
184
Энциклопедия начинающего радиолюбителя
Клеммы для подключения
Интерфейс
внутренней
шины
Клеммы
цепи
питания
Клеммы для подключения
Интерфейс
внутренней
шины
подключения
цепей выходов
Рис. 3.13. Конструкция контроллера LOGO! Basic и модуля расширения
Защелка
интерфейса
внутренней
шины
граммой LOGO Soft Comfort, либо установкой запрограммированного
модуля памяти, либо с их клавиатуры (при ее наличии) без использо-
вания дополнительного программного обеспечения.
Стоимость контроллера и модулей расширения не высока, что дает
возможность применять их даже для автоматизации не сложных про-
цессов.
Возьмем пример, предложенный самой компанией Siemens, смеси-
тельное устройство. На рис. 3.14 представлена блок-схема смеситель-
ного устройства.
Формулировка задания:
По команде запуска (SB1) открыть вен-
тиль Y1 и заполнить бак до отметки
SL2. Закрыть вентиль Y1, открыть вен-
тиль Y2 и заполнить бак до отметки SL1.
Закрыть вентиль Y2 и на 15 минут вклю-
чить смеситель. Открыть вентиль Y3 и
слить полученную смесь. По сигналу дат-
чика SL3 закрыть вентиль Y3 и привести
схему в исходное состояние.
Рис. 3.14. Блок-схема
смесительного
устройства
Глава 3. Радиолюбителям о микропроцессорных системах
185
Исполнительные устройства:
М — электродвигатель смесителя;
Y	1 — вентиль подачи компонента 1;
Y	2 — вентиль подачи компонента 2;
Y	3 — вентиль выпуска готовой смеси.
Датчики и органы ручного управления:
SL1 — датчик полного заполнения бака;
SL2 — датчик заполнения бака компонентом 1;
SL3 — датчик опустошения бака;
SB 1 — кнопка запуска установки.
Исходя из технического задания, составим классическую релейно-
контакторную схему (рис. 3.15). Традиционно устанавливаем кнопку
«Стоп» SB1, поэтому кнопка запуска установки становиться SB2.
186
Энциклопедия начинающего радиолюбителя
Рис, 3,16, Схема смесительного устройства
на контроллере LOGO!
Эта же схема, выполненная на контроллере LOGO! (рис. 3.16).
Однозначно проще, а ведь использована только малая часть возмож-
ностей контроллера. Кроме самого контроллера в схеме из элементов
присутствуют только датчики, органы управления и исполнительные
механизмы. Значит схема намного надежнее своего классического
аналога.
Маркировка контроллера LOGO!230RC указывает: питающее
напряжение 115—240 В постоянного или переменного тока, выходы
релейного типа (ток нагрузки 3 А для индуктивной нагрузки).
Для программирования LOGO! необходимо создание коммутаци-
онной программы. Коммутационная программа создается с помощью
пакета LOGO!Soft Comfort — программное средство для программи-
рования LOGO!, которое используется для простого и быстрого соз-
дания, тестирования, изменения, сохранения и распечатки коммута-
ционных программ.
У LOGO! есть входы и выходы. Входы обозначаются буквой I и
номером. Выходы обозначаются буквой Q и номером.
Цифровые входы и выходы могут принимать состояние «0» или
«1». «0» означает, что на входе нет напряжения; «1» означает, что оно
есть.
Блок в LOGO! — это функция, которая преобразует входную
информацию в выходную информацию.
На рис. 3.17 представлен вариант коммутационной схемы кон-
троллера смесительного устройства, созданный в среде LOGO!Soft
Глава 3. Радиолюбителям о микропроцессорных системах
187
Рис. 3.17. Коммутационная схема смесительного устройства
на контроллере LOGO!
Comfort. При создании коммутационной программы связываем сое-
динительные элементы с блоками. Простейшими блоками являются
логические операции. Также в схеме использованы триггеры и блок
задержки выключения.
Коммутационная программа отражает алгоритм (логику) работы
схемы управления. Графически реализованная схема на типовых бло-
ках и соединительных элементах в дальнейшем преобразуется в логи-
ческую структуру контроллера.
ГЛАВА 4
БЕРЕМ В РУКИ ПАЯЛЬНИК
Умение хорошо паять— черта каждого продвинутого
радиолюбителя. Это мастерство, которое дается радио-
любителю в результате практики. А еще нужно правильно
подобрать паяльник, припой, флюс. Чтобы этим овладеть,
нужно познать все секреты техники пайки. Полезны будут
и радиолюбительские схемы, позволяющие поддерживать
нужную температуру жала паяльника. Об этом и многом
другом вы прочтете в этой главе.
4.1. Что такое пайка?
Первое знакомство
Пайка является основой радиолюбительского творчества. Она
представляет собой способ соединения металлов с помощью дру-
гого, более легкоплавкого металла. Процесс пайки представляет
собой проникновение одного вещества (металла) в другой при высо-
кой температуре, что обеспечивает после затвердения припоя меха-
ническую прочность и высокую электропроводность соединения.
Радиолюбительская пайка обычно происходит при высоких темпера-
турах спаиваемых поверхностей и расплавленного олова (от 180 до
250 °C). В этом процессе одним из металлов являются свариваемые
проводники, вторым — припой. Дадим теперь развернутое определе-
ние этому важнейшему для радиолюбителя понятию.
Это полезно запомнить.
Пайка — процесс, применяемый для получения неразъемного соеди-
нения металлических деталей из различных материалов путем
введения между этими деталями расплавленного материала (при-
поя), имеющего более низкую температуру плавления.
Глава 4. Берем в руки паяльник
189
А вот что про сварку сказано в энциклопедическом словаре: «Это
технологическая операция, применяемая для получения неразъемного
механического и электрического соединения деталей из различных
материалов. Спаиваемые элементы деталей, а также припой и флюс
вводятся в соприкосновение и подвергаются нагреву с температурой
выше температуры плавления Припоя, но ниже температуры плавле-
ния соединяемых деталей. В результате, припой переходит в жидкое
состояние и смачивает поверхности деталей. После этого нагрев пре-
кращается, и припой переходит в твердую фазу, образуя соединение.
Нагрев деталей и припоя производиться специальным инструментом,
который называется паяльником.
В зависимости от типа деталей, которые подвергаются соедине-
нию, требуемой прочности соединения, применяют различные типы
паяльников и различные типы припоев и флюса».
Особенности процесса пайки
Т. о. пайка основана на явлении диффузии, т. е. на взаимном про-
никновении частиц расплавленного припоя и основного металла друг
в друга. Это проникновение и обеспечивает после затвердения при-
поя механическую прочность и высокую электропроводность соеди-
нения.
Следует отметить, что поверхность металла на воздухе обычно
покрывается слоем оксида, поэтому ее перед пайкой требуется зачи-
стить. Но зачищенная поверхность вновь может быстро окислиться.
Во избежание этого на обработанные места наносят химические веще-
ства — флюсы. Подробно мы их рассмотрим далее.
Флюсы повышают текучесть расплавленного припоя. Благодаря
этому пайка получается прочнее. При радиотехнических монтажных
работах применяются обычно бескислотные флюсы, например, кани-
фоль.
В результате пайки образуется механический и электрический кон-
такт между металлическими поверхностями, способный выдерживать
значительные механические нагрузки.
Это интересно знать.
Для качественной пайки недостаточно нагреть одну поверхность
с оловом и прислонить к ней другую: обязательное условие образо-
вания надежного контакта — равные температуры спаиваемых
190
Энциклопедия начинающего радиолюбителя
поверхностей. Естественно, что добиться этого можно только
при помощи верно подобранного инструмента.
Для качества пайки очень большое значение имеет соотношение
температуры жала паяльника и температуры плавления прибоя:
♦	низкая температура жала паяльника приведет к размягчению
припоя, но не к его расплавлению. Результат — холодная пайка
(узнать можно по зернистой структуре контакта).
♦	высокая температура жала паяльника — чрезмерное выпари-
вание припоя. И тот, и другой дефект приводит к рассыпанию/
расслоению контакта через некоторое время эксплуатации.
Будьте осторожны.
Не нужно забывать и о предельных температурах электронных
компонентов: пайка при температуре более 250 °C должна прохо-
дить за несколько секунд. В противном случае интегральные ком-
поненты можно запросто пережечь.
4.2. Оборудуем рабочее место радиолюбителя
Что нужно купить для пайки
Для обучения пайке достаточно любого паяльника 25—40 Вт. Лучше
сразу купить с регулятором температуры (с термодачиком) или хотя
бы с регулятором мощности (без термодатчика).
Совет.
Не покупайте сразу дорогое оборудование типа паяльной станции
или паяльник с керамическим жалом. Поучитесь на простых вещах.
Не используйте, пока не разбираетесь, специальные флюсы и кис-
лоты — это нужно ТОЛЬКО для плохопаяющихся деталей и прово-
дов. После применения хитрых составов (флюсов) их необходимо
удалять не менее хитрыми составами, а чаще всего люди удаляют их
спиртоводной смесью, что опять же вредно для многослойной платы.
А канифоль легко отколупывается иглой после пайки. Привыкайте к
чудному запаху сосновой канифоли.
Глава 4. Берем в руки паяльник
191
Инструмент для радиолюбителя
Вместе с паяльником неплохо приобрести различные принадлеж-
ности и инструмент. Если вы однажды поработали с хорошим инстру-
ментом, то потом вряд ли захотите работать с плохим. Поэтому лучше
один раз купить хороший инструмент, чем несколько раз плохой.
Понадобятся такие инструменты:
♦	маленькие кусачки — для проводов, выводов деталей и снятия
изоляции;
♦	напильник — для зачистки жала паяльника;
♦	пинцет — чтобы пальцы не обжигать;
♦	медицинский скальпель или канцелярский нож;
♦	игла от шприца с затупленным кончиком;
♦	тонкое шило.
Совет.
Не пользуйтесь маникюрными кусачками, они предназначены для
резки мягких ногтей. Поэтому перекусывание проводов и выводов
радиоэлементов быстро выведет их из строя, и вызовет справед-
ливый гнев вашей мамы, подруги или жены.
По мере приобретения опыта в ремонте и изготовлении электрон-
ных схем этот ваш арсенал будет постепенно расширяться и модифи-
цироваться.
Совет.
Режущие части в сомкнутом состоянии у хороших бокорезов
должны соприкасаться только на концах. Не покупайте бокорезы, у
которых или кромки неровные, или не сходятся концы, или кромки
соприкасаются не на концах, а в каком-либо другом месте.
Настоятельно рекомендую купить цифровой тестер. Всегда полез-
ная вещь в хозяйстве. И напряжение померить, и сопротивление..., да
и стоит копейки.
Хорошая мастерская, а особенно набор инструментов создаются
годами. Тем более, когда приходит мастерство, то покупные инстру-
менты уже не удовлетворяют нашим требованиям, приходится изго-
тавливать инструменты своими руками. Но для этого нужно иметь не
только рабочее место, но и соответствующее оборудование.
192
Энциклопедия начинающего радиолюбителя
Рабочий стол — своими руками
Мастерская радиолюбителю нужна не только для работ с радиоэ-
лектронными приборами и конструкциями, но и для общих домаш-
них работ. Современные квартиры, как правило, не оставляют нам
возможности оборудовать свое рабочее место в отдельной комнате,
поэтому можно использовать любой свободный угол.
Крепление полок к стене, планировка уголка и нижнего шкафа —
дело вашей фантазии и умения. От верхнего шкафчика (дверцы кото-
рого можно оклеить обоями комнаты) можно и отказаться.
Для размещения инструмента можно использовать планки с посто-
янными магнитами или самодельный набор из магнитных дверных
защелок.
На поверхности стола оборудуйте специальное поле, покрытое
асбестом — для работы с паяльником, кислотами и растворителями.
Для особо мелких деталей одного назначения приспособьте пласт-
массовые коробочки для кактусов, склеенные (скрепленные) в набор-
ную кассу. Или купите специальные емкости в специализированном
магазине.
Для деталей средней величины хорошо подходят прямоугольные
коробочки из-под сметаны, которые имеют очень удобные бортики,
хорошо входящие в специально прорезанные пазы.
Микросхемы, кроме стандартных пластмассовых коробок, удобно
хранить в листах пенопласта, вложенных в коробку из-под обуви.
Шкафчики вверху и внизу могут вмещать в себя ЗИП, электродрель
(малый сверлильный станок), ЛАТР, различные напильники, лобзик,
малую ручную дрель, различные емкости с лаками, клеями, раство-
рителями и хлорным железом.
Особое место выделите для измерительных приборов, отдельно
разместите малые тиски с наковальней, большие тиски и т. д.
Позаботьтесь о емкости с низкими бортами и достаточно большой
площадью для мусора — откусанных выводов и снятой оплетке.
Совет.
Очень хорошо для такого мусора подходит пластиковая одноразо-
вая тарелка (не стоит касаться ее жалом разогретого паяльника!).
Глава 4. Берем в руки паяльник
193
Электропитание и освещение рабочего места
Обязательно предусмотреть местное освещение рабочего места,
желательно с лампой дневного света на кронштейне. Для людей с осла-
бленным зрением или с недостатками зрения этот кронштейн можно
снабдить большой лупой, закрепленной на нем.
Совет.
Свет должен падать на плату так, чтобы рука с паяльником не
закрывала его.
Пульт электропитания в лаборатории радиолюбителя должен обе-
спечивать:
♦	регулируемое напряжение постоянное (выпрямленное) и пере-
менное 0—250 В (ЛАТР);
♦	питание для паяльника;
♦	любое нужное напряжение постоянного тока для питания лю-
бых конструкций.
4.3. Паяльник или паяльная станция?
Сколько паяльников должен иметь радиолюбитель
Паяльник — один из основных инструментов радиолюбителя. По
своей конструкции и мощности паяльники могут быть различными.
Всем понятно, что для пайки радиатора водяного охлаждения автомо-
биля и для ремонта сотового телефона потребуются различные типы
паяльников.
Традиционные паяльники имеют такие мощности:
♦	паяльники 3—10 Вт предназначены для распайки супер мелких
микросхем;
♦	паяльники 20—40 Вт считаются бытовыми и радиолюбитель-
скими;
♦	паяльники 60—100 Вт применяют, например, сотрудники авто-
сервиса для распайки толстых проводов;
♦	паяльники 100—250 Вт используют для запайки кастрюль, ра-
диаторов и прочего крупногабаритного металла.
194
Энциклопедия начинающего радиолюбителя
Совет.
Т. к. радиолюбителю чаще всего приходится паять тонкие проводки,
резисторы, светодиоды и прочую мелочь, поэтому приобретайте
20—25 ваттный паяльник. Ведь радиодетали не любят перегрева,
и выходят от него из строя. Вот так, не переусердствуйте.
Опыт многих практиков говорит, что даже для легких сборочных
работ радиолюбителю желательно иметь два паяльника различного
типа. Большинство печатных плат и простых радиолюбительских
самоделок можно паять с помощью паяльника 25— 40 Вт с прямым
пли изогнутым жалом. Для более крупных работ следует использовать
паяльники на 100 и более ватт.
Это интересно знать.
Следует запомнить: правильно выбранное жало облегчает работу,
поэтому следует иметь несколько тонких конических и плоских
жал и одно плоское широкое для распайки микросхем. С точки зре-
ния техники безопасности рекомендуется иметь паяльники на
напряжение не выше 36 В.
Требования для паяльного оборудования радиолюбителя
Будьте осторожны.
Работа с электрическим паяльником не безопасна— можно
рбжечься, так как медный стержень и кожух паяльника нагреваются
до высокой температуры. Поэтому необходимо держать нагретый
паяльник только за ручку и не касаться его нагретых частей. Кроме
того, надо следить, чтобы нагретые части паяльника не касались
изоляции питающего провода или шнура, так как горячий кожух или
стержень могут вызвать разрушение изоляции, короткое замыка-
ние и пожар.
Теперь определим требования для паяльного оборудования радио-
любителя.
Вид паяльного оборудования: паяльник/станция. Желательно
приобретать не просто паяльник, а паяльную станцию, которая имеет
такие преимущества:
♦	регулируемый диапазон нагрева (вероятность пережечь компо-
ненты сводится к нулю);
Глава 4. Берем в руки паяльник
195
♦	поддержание постоянной температуры жала (жало не перегора-
ет, значит, снижаются затраты на расходные материалы);
♦	важная особенность всех паяльных станций — наличие под-
ставки под паяльник (вещь необходимая) и ванны для очистной
губки — не захотите покупать станцию, будете искать эти вещи
отдельно.
Мощность паяльника — вещь во многом определяющая качество
пайки. При пайке печатных плат вполне достаточно паяльника с мощ-
ностью 25—40 Вт. Конечно, при пайке проводов сечением в 10 мм вам
и 100 Вт будет мало. Но здесь речь идет о пайке плат.
Напряжение питания. На территории России стандартом является
напряжение 220 В ±10%, 50 Гц. Хотите паять, подключаясь к сети элек-
тропитания — покупайте паяльник/станцию с таким питанием. Для
пайки в автомобиле или в местах, где сложно найти розетку, можно
найти паяльник с питанием 12/18/24 В или газовые паяльники.
Форма жала. Это важный параметр при пайке плат. Сейчас для паяль-
ников/станций предлагается широкий ассортимент жал — лопатка,
конус, игла и т. д. Какое выбирать дело ваше: каждому удобно паять тем,
чем он привык. Удобен, например, набор лопаток разных размеров.
Стойкость жала. Это немаловажный параметр. Вы можете найти
термостойкие жала, которым не страшен длительный перегрев.
Удобно, но дорого.
Антистатические паяльные станции. Если вы готовы выложить
более 100$ за паяльную станцию — вы получите антистатическую
защиту (полезно при пайке полевых элементов и других капризных
элементов). Но можно самостоятельно доработать обычную стан-
цию/паяльник: заземление жала в большинстве случаев помогает. Это
конечно не та антистатика, которая есть в навороченных станциях, но
помогает не хуже.
Подставка для паяльника
Включенный паяльник нагревается до 300 °C,
поэтому его кладем на подставку (или вставляем в
подставку, в зависимости от ее конструкции), справа
от себя, на краю стола. Соблюдаем правила безопас-
Рис. 4.1. Внешний
вид пружинной
подставки для
паяльника
ности, контролируем его сетевые провода и пред-
упреждаем окружающих. Пример подставки для
паяльника приведен на рис. 4.1.
196
Энциклопедия начинающего радиолюбителя
Устройство стержневого паяльника
Устройство стержневого паяльника показано на рис. 4.2, а.
Нагревающаяся часть паяльника — медный стержень с заостренным
под углом 30—45° концом — жалом. Стержень вставлен в металличе-
скую трубку, вокруг которой располагается нагревательный элемент в
оболочке из теплостойкой изоляции — керамики или слюды. Концы
спирали присоединены к проводам питающего шнура (провода) с вил-
кой. Нагревательный элемент закрыт снаружи кожухом. Шнур паяль-
ника пропущен через его ручку (пластмассовую или деревянную). При
включении в электрическую сеть нагревательный элемент паяльника
нагревается до температуры 300—350 °C и его тепло передается мед-
ному стержню, которым плавят припой и нагревают соединяемые
детали. Электрическая схема паяльника приведена на рис. 4.2, б.
Промышленностью выпускаются электрические паяльники, рас-
считанные на напряжение городской осветительной сети 220 В, а для
школ — паяльники, рассчитанные на напряжение 42 В. Это связано
с обеспечением безопасности учащихся. При случайном прикосно-
вении к токоведущим частям паяльника или при его электрическом
пробое через тело человека пойдет электрический ток. Этот ток будет
тем больше, чем больше электрическое напряжение. Поэтому электро-
паяльник под напряжением 42 В безопаснее паяльника под напряже-
нием 220 В.
а
Нагревательный
элемент
ЕК
б
Рис. 4.2. Электрический стержневой паяльник:
а—устройство; б — принципиальная схема
Глава 4. Берем в руки паяльник
197
Стержневые паяльники
Наибольшее распространение у радиолюбителей получили паяль-
ники с медным жалом на 25—40 Вт 220 В — прямым или изогнутым.
Нагревательным элементом в них обычно служит проволока из специ-
ального сплава, например, нихрома, намотанная на медный стержень
(жало). Для изоляции намотки от стержня между ними прокладыва-
ется слои слюды.
Чаще всего в быту встают такие задачи:
♦	удлинить провода;
♦	припаять разъемы к антенному кабелю или к сетевому разъему;
♦	спаять несложную схему из обычных деталей.
Т. е. выбор паяльника должен зависит от того, какие детали будут
подвергаться пайке. Для всех этих работ вполне будет достаточно обыч-
ного паяльника на напряжение 220 В и мощностью от 25 до 40 В.
Достоинства такого паяльника — доступная цена. Купить его можно
за 30—100 рублей практически в любом хозяйственном магазине.
Первый недостаток такого паяльника — нет возможности регу-
лировки температуры, жало перегревается, окисляется и обгорает,
поэтому его постоянно приходиться чистить и периодически затачи-
вать. Вследствие этого, срок службы такого паяльника (особенно при
интенсивном ежедневном использовании) невелик. К перегретому
жалу плохо прилипает припой, есть возможность повредить чувстви-
тельные к нагреву детали во время пайки. Особенно это касается све-
тодиодов, транзисторов в пластмассовых корпусах и т. п.
Второй недостаток паяльника, подключаемого непосредственно к
сети 220 В, — это плохая изоляция между жалом паяльника и пита-
ющей сетью. Таким паяльником легко повредить чувствительные к
статическому электричеству элементы. Но как я уже говорил, для про-
стейших работ для начинающих он вполне подходит.
Если же встает задача пайки массивных деталей, например, соеди-
нения медных трубок в системе водяного охлаждения, пайки радиа-
торов, корпусов или проводов сечением с буксировочный трос — то
тогда потребуется более мощный паяльник на 100—200 Вт мощности.
Тут потребовался «топорик» мощностью 200 Вт.
Импульсные паяльники «пистолетного» типа
Все большее распространение получают импульсные паяльники
«пистолетного» типа (рис. 4.3) с внешним съемным нагревательным
198
Энциклопедия начинающего радиолюбителя
элементом. Съемный нагревательный эле-
мент обычно изготавливают из неизолиро-
ванного медного провода диаметром около 1
мм. Такой элемент выдерживает 30—40 паек,
после чего его приходится заменять новым.
Если же для этой цели использовать посе-
ребренный медный провод (серебро должно
быть нанесено гальваническим способом),
то нагревательный элемент будет служить
дольше.
Это паяльник с открытым нагревателем —
одна из разновидностей бытового паяльника.
Он появился в СССР еще в 70-е годы про-
шлого века.
Паяльник представляют собой прибор в
форме пистолета, на конце которого нахо-
дятся два электрических контакта и под-
светка (рис. 4.4). На контакты закрепляется
нагревательный элемент. Внутри находился
трансформатор, понижавший сетевое напря-
жение до нескольких вольт, которые и подво-
дились к контактам.
Нагревается, такой паяльник за 10 с.
Современные паяльники вместо лампочки
накаливания имеют LED-подсветку.
Совет.
Такие паяльники очень удобны для разо-
грева шурупов, если они не выкручива-
ются.
Рис. 4.3. Внешний вид
импульсного паяльника
Рис. 4.4. Внутреннее
устройство импульсного
паяльника
Рис. 4.5. Сменные насадки
для импульсного паяльника
Сменные насадки для импульсного паяльника (рис. 4.5) позволяют
производить любые радиомонтажные работы быстро и качественно.
Паяльные станции
Если вы решили, что пайкой будете заниматься регулярно, тогда
имеет смысл задуматься о приобретении паяльной станции (рис. 4.6).
Преимущества перед простейшим паяльником очевидны.
Глава 4. Берем в руки паяльник
199
Во-первых, в паяльных станциях
используются низковольтные паяль-
ники, которые подключены к сети через
понижающий трансформатор. Это резко
уменьшает наводки, возникающие на
жале паяльника, и практически сводит на
нет риск повреждения статическим элек-
тричеством чувствительных деталей.
Во-вторых, паяльные станции
имеют систему регулировки и поддер-
Рис. 4.6. Внешний вид цифровой
паяльной станции WDD81V
(95 Вт, 230 В)
жания температуры жала на определенном уровне. Такой паяльник
не перегреет детали или плату. Паяльники, которыми комплектуются
паяльные станции, обычно имеют возможность смены жала. Поэтому
с разными насадками такой паяльник можно использовать как для
пайки толстых проводов, так и для миниатюрных деталей.
В-третьих, жало таких паяльников, как правило, покрыто специаль-
ным защитным слоем, предотвращающим его окисление и существенно
продлевающим срок службы паяльника.
В-четвертых, в комплекте с паяльной станцией всегда идет удобная
подставка под паяльник — вещь весьма необходимая особенно при
частом использовании.
В-пятых, немаловажное преимущество паяльной станции — это
малое время разогрева до рабочей температуры. В большинстве случаев
пайку можно начинать меньше чем через минуту после включения.
За такой набор удобств, однако, приходиться платить. Самые про-
стые и дешевые модели можно приобрести по цене до 1000 руб. Но
есть и очень «навороченные» паяльные станции оснащенные целым
арсеналом всевозможного инструмента, который может пригодиться
для создания и ремонта электронной аппаратуры. Цена такого ком-
плекта от известного производителя, типа американской фирмы Расе,
может достигать не одной тысячи долларов.
Термовоздушные паяльные станции
Сейчас повсеместно используется так называемый поверхност-
ный монтаж элементов. Другие названия поверхностного монтажа:
наплатный, планарный, SMD-монтаж (Surface-Mount Device — эле-
мент для поверхностного монтажа). Компоненты, которые исполь-
зуются для поверхностного монтажа, называют SMD-компонентами.
200
Энциклопедия начинающего радиолюбителя
Рис. 4.7. Внешний вид
термовоздушной паяльной станции
Взгляните на современную плату
(например, на материнскую плату
компьютера). Первое, что броситься
в глаза — огромное количество мел-
ких деталей, припаянных непосред-
ственно на поверхность платы.
Возникает резонный вопрос,
каким образом паять такие эле-
менты? В заводских условиях все эти
элементы припаиваются групповым
методом — плату с установленными
на ней деталями помещают в спе-
Для
997 ESD
циальную печь и нагревают до температуры плавления припоя.
ремонта таких плат или изготовления своих схем по такой техноло-
гии применяют так называемые термовоздушные паяльные станции
(рис. 4.7). Принцип работы такого паяльника абсолютно аналогичен
работе обычного фена для сушки волос. Разница только в температуре
воздуха, который выходит из наконечника фена.
Такие паяльные станции позволяют регулировать температуру воз-
' духа на выходе от 100 до 450—500 °C, также есть возможность регули-
ровки воздушного потока. Сейчас получили распространение комби-
нированные паяльные станции, где в одном корпусе помещается как
термовоздушный паяльник, так и обычный.
Такой паяльный агрегат позволяет провести ремонт практически
любой электронной схемы с любым типом применяемых деталей.
Цены тоже вполне доступны. Такую паяльную станцию начального
уровня можно приобрести 2500—3000 рублей.
Людям, всерьез решившим заняться ремонтом и изготовлением элек-
тронных схем, я бы порекомендовал именно такой вариант паяльника.
Кроме пайки электронных компонентов феном паяльной станции очень
удобно обсаживать термоусадочную трубку. Можно сгибать или сваривать
пластмассу. С его помощью можно удалять старую краску с небольших
металлических деталей. Так что спектр применения такого оборудования
далеко не ограничен задачами пайки проводов и радиодеталей.
Газовые паяльники
В газовых паяльниках разогрев жала осуществляется не электри-
ческим током, а пламенем небольшой газовой горелки. Заправляется
Глава 4. Берем в руки паяльник
201
он обычным газом, применяемым в газовых зажигалках. Например,
на фотографии изображен внешний вид газового паяльника. Такой
паяльник может работать вдалеке от источников тока. Например, если
вам надо припаять кабель к антенне на крыше дома или произвести
починку электрооборудования или радиатора автомобиля в долгой
дороге. Газовый паяльник Weller Pyropen-Piezo в комплекте изобра-
жен на рис. 4.8.
Рис. 4.8. Газовый паяльник Weller
Pyropen-Piezo в комплекте
Это интересно знать.
Если снять с этого паяльника
жало, то он превращается в
портативную газовую горелку,
которая дает пламя темпера-
турой близкой к 1000 градусов.
Такой горелкой можно паять
небольшие детали с применением
твердых высокотемпературных припоев, которые «не по зубам» обыч-
ным паяльникам.
Для частой повседневной пайки такой паяльник, однако, не годиться.
Разоритесь на газе, да и фирменное изделие имеет ценник с тремя
нулями. Когда возникнет необходимость паять вдали от электричества
такой автономный газовый паяльник легко сделать самостоятельно.
Наверняка многие видели в продаже недорогие (до 100 рублей)
китайские газовые горелки. Такая горелка вполне может послужить
основой для самодельного газового паяльника, который справится
со своей задачей ничуть не хуже фирменного собрата. Кроме газовой
горелки потребуется еще медное жало от обычного паяльника, латун-
ная или стальная гайка Мб или М8 — в зависимости от толщины при-
меняемого жала, три велосипедных спицы и винтовой хомут для водо-
проводного шланга.
Газовый паяльник своими руками
Технология изготовления простая. Ее на сайте http://datagor.ru/
nachinajushhim/369-glavnyjj-instrument.html излагает Тимошкин
Александр, г. Ижевск.
На торце паяльного жала нарезается резьба под имеющуюся в наличии
гайку. Затем в трех боковых гранях гайки сверлятся отверстия диаметром
202
Энциклопедия начинающего радиолюбителя
2,2 мм, в них нарезается резьба М3. Сверлить латунную или бронзовую
гайку и нарезать в ней резьбу гораздо легче, чем в стальной.
Гайка накручивается на паяльное жало, а в боковые грани гайки
вкручиваем кончики велосипедных спиц. Если нет под рукой велоси-
педных спиц, — подойдут любые стальные шпильки диаметром 3 мм,
на концах которых тоже нарезаем резьбу М3. Остается загнуть спицы
под углом 90 градусов и с помощью винто-
вого хомута закрепить на газовой горелке.
На рис. 4.9 приведена готовая конструк-
ция, которую несложно сделать за полчаса
с перекурами.
Паяльник получается довольно мощный.
Если использовать жало толщиной 8,5 мм,
Рис. 4.9. Самодельный газовый то таким паяльником легко запаять проху-
паяльник	дившийся радиатор автомобиля или произ-
вести починку электропроводки в машине. Рекомендую автолюбите-
лям сделать и возить в машине вместе с остальным инструментом.
4.4.	Подготовка нового паяльника к работе
Первые шаги
Новый паяльник должен быть соответствующим образом подго-
товлен к работе. Во-первых, рабочей части жала паяльника должна
быть придана заостренная форма (30°), что часто делают с помощью
напильника.
Совет.
Обработку жала лучше делать ковкой, так как наклеп уменьшает
интенсивность растворения меди и затрудняет образование рако-
вин, сокращающих срок службы паяльника.
Во-вторых, производят залуживание. Для этого, слегка нагрев
паяльник, покрывают слоем канифоли рабочую часть жала для предо-
хранения медной поверхности от окисления.
Будьте осторожны.
Перегрев паяльника перед покрытием его канифолью недопустим.
Глава 4. Берем в руки паяльник
203
Если же паяльник по какой-нибудь причине все же оказался пере-
гретым, и зачищенная часть жала покрылась темно-синим налетом
окиси меди, то его следует остудить и вновь зачистить. Как только
жало нагреется до температуры плавления припоя, рабочая поверх-
ность его должна быть целиком покрыта припоем.
Совет.
Чтобы защитить стержень от обгорания, его нужно обмазать тонким
слоем смеси силикатного клея и сухой минеральной краски (окись железа,
цинка и магния). Перед включением паяльника покрытие нужно хорошо
просушить, иначе клей вспенится, и покрытие будет осыпаться.
И Это интересно знать.
Есть паяльники с жалом из металлокерамики, их не зачищают
напильником, их протирают специальной мокрой губкой.
По мере выгорания медного стержня, такую процедуру придется
выполнять регулярно.
Описанную выше процедуру с новым паяльником (зачистить и залу-
дить его кончик, чтобы блестел), если он уже не залужен на заводе.
Зачищать нужно слегка, потыкать в поочередно в канифоль и при-
пой, затем повозить по старой плате по блестящим местам, где много
припоя, чтоб кончик равномерно блестел.
уЭто интересно знать.
Все жало никогда не зачищают, иначе оно быстро кончится. Только
кончик зачищают.
Чем его зачищать? Кончик зачищают напильником или шкуркой,
чтоб блестела красная медь и сразу же суют в канифоль, чтобы она не
окислилась. Это про медные жала. Есть специальные жала из кера-
мики — с ними нужно обращаться осторожно и такими способами
зачищать нельзя, читайте инструкцию.
Совет.
Также нужно выяснить, перегревается у тебя новый паяльник или
нет. При нормальной температуре кончика канифоль не должна
бурно кипеть, и капля припоя не должна легко слетать сама, а
только при постукивании жалом об подставку.
204
Энциклопедия начинающего радиолюбителя
Чистота жала паяльника и степень ее нагрева
Требования чистоты актуальны и для старых паяльников. Если жало
грязное, им тяжело работать, — припой будет плавиться, но к поверх-
ности жала не пристанет. Жало, как и у нового паяльника, обязательно
надо зачистить и залудить — покрыть тонким пластом припоя.
Делается это аналогично методике, описанной выше: разогрейте
паяльник и зачистите его жало напильником или наждачной бума-
гой, погрузите жало в канифоль, а потом троньте им кусочек припоя.
Затем в пласте расплавленного припоя поводите жало по деревянной
палочке (или по подставке) так, чтобы вся его поверхность покрылась
пластом припоя.
С течением времени жало будет покрываться окислительным нале-
том темного цвета, который может помешать пайке. Тогда его нужно
снова залудить.
Для чего нужен активатор жала
Активатор жала или TipCleaner продается в очень маленьких
баночках. Он необходим для увеличения срока службы жала паяль-
ника. Перед каждой пайкой и после нее (имеется в виду в начале и в
конце работы) опустите жало в эту баночку. На нем образуется защит-
ное покрытие, препятствующее образованию нагара.
Как избежать запаха гари от нового паяльника
После первого включения, нередко, бывает выгорание смазки,
небольшое выделение гари, не бойтесь, это не страшно. Если же в новом
паяльнике оказалось много смазки, то он начинает жутко вонять.
Совет.
Чтобы избежать жуткого запаха дома, можно вывесить за фор-
точку включенный паяльник на часик, пока масло не выгорит. Но он
не должен касаться стекла. Погода должна быть сухой.
Глава 4. Берем в руки паяльник
205
4.5.	Ремонт стержневого паяльника
Характерные неисправности
Наиболее часто встречающиеся неисправности в паяльнике —
перегорание обмотки и пробой на корпус. Перегорание обмотки
вообще лишает возможности пользоваться паяльником.
Будьте осторожны.
Пробой создает опасность поражения током, особенно при работе
с заземленной аппаратурой или в сыром помещении. Пробитый на
корпус паяльник опасен и в другом смысле — пользуясь им, можно
повредить радиоаппарат, в котором производится пайка.
Для устранения обычно приходится разбирать паяльник и пере-
матывать его обмотку. В некоторых крайних случаях неисправный
нагревательный элемент паяльника можно временно заменить осте-
клованным проволочным резистором, величину сопротивления
которого следует подбирать в зависимости от напряжения сети и
мощности паяльника (в пределах 300—800 Ом).
Остеклованный резистор надевается на медный стержень исправ-
ляемого паяльника, после чего паяльник можно сразу включать в сеть.
Конечно, пользоваться постоянно таким паяльником не следует —
при первой возможности его нужно заменить.
Вообще же при перемотке паяльника возникает ряд трудностей.
Тонкие пластинки слюды при попытке обернуть ими медный стер-
жень паяльника обычно ломаются и крошатся.
Совет.
Чтобы избежать крошения пластины, слюду рекомендуется два-
три раза нагреть в пламени докрасна, а затем охладить на воздухе.
Слюда после этого станет мягкой и будет легче гнуться, плотнее
прилегая к стержню паяльника.
Если пластинка слюды раскрошилась, а достаточно большой целой
пластинки в запасе нет, то для изоляции можно использовать мелкие
куски от старых электронагревательных приборов. Эти куски укла-
дывают слоем соответствующей толщины на лист тонкой бумаги или
кальки и при необходимости слюду к бумаге можно слегка прикле-
206
Энциклопедия начинающего радиолюбителя
ить силикатным клеем. Затем слюду вместе с бумагой укладывают на
стержень и бумажную ленту закрепляют на стержне клеем. Далее про-
изводят намотку и сборку паяльника обычным способом. При вклю-
чении паяльника в сеть бумага сгорит, и намотка несколько ослабнет.
Поэтому при перемотке следует применять как можно более тонкую
бумагу и достаточно туго натягивать провод.
Изоляция нагревательной обмотки от медного стержня
Нагревательную обмотку паяльника можно изолировать от медного
стержня жидким стеклом (силикатный или конторский клей). Медный
стержень следует для этого покрыть жидким стеклом и хорошо высу-
шить при температуре 50—60 °C. Но еще лучшие результаты получа-
ются, если стержень покрыт «тестом», составленным из жидкого стекла,
талька, мела (зубного порошка) или асбестовой крошки. Тесто должно
быть густоты сметаны; им обмазывают стержень паяльника и высуши-
вают. Намотку провода производят поверх этого слоя.
Силикатный клей можно наносить на стержень паяльника и другим
способом. Слой силикатного клея прокаливают на некоптящем пла-
мени до получения огнеупорной пены, излишки которой снимают. Для
повышения надежности изоляции слоя эту операцию следует повто-
рить несколько раз. Затем обычным способом производят намотку,
поверх которой снова наносят слой клея и опять прокаливают его
таким же образом на некоптящем пламени (прокаливать клей, вклю-
чив обмотку в электросеть, нельзя, так как клей в сыром состоянии
обладает проводимостью). После прокалывания нагревательный эле-
мент обматывают асбестовым шнуром и закрывают кожух.
Для изоляции обмотки в ряде случаев можно применять огнеу-
порную глину, смешанную с измельченным асбестом. Эту смесь надо
наносить на поверхность медного стержня паяльника тонким ровным
слоем и затем хорошо просушивать. Поверх слоя глины наматывают
проволоку, которую сверху также прикрывают тонким слоем глины.
Обмотка паяльника под слоем глины меньше окисляется, поэтому
служит гораздо дольше, чем открытая. Как только просохнет верхний
слой глины, паяльник можно собрать, включить в сеть и сразу же при-
ступить к пайке.
Вместо слюды и асбеста, которым намотка обычно покрывается
сверху, можно, в крайнем случае, также применить обычную глину.
Стержень паяльника обмазывают слоем глины толщиной 1—2 мм,
Глава 4. Берем в руки паяльник
207
после чего глину сушат. Затем на глине наматывают первый слой
намотки и сверху покрывают ее глиной, снова сушат и продолжают
намотку. Поверх последнего слоя намотки еще раз наносят слой глины,
заполняя ею остающееся свободное пространство между нагреватель-
ным элементом и кожухом паяльника.
Обмотку паяльника чаще всего наматывают виток к витку или с
некоторым принудительным шагом.
Особенности ремонта низковольтных паяльников
Для низковольтных паяльников (на б—12 В), подключаемых к
сети через понижающий трансформатор, вместо тонкой проволоки
из специальных сплавов (нихром, никелин и т. п.) допустимо исполь-
зовать стальную проволоку.
Совет.
Для этой цели можно, например, применить жилу от стального
(буксирного) троса, подвергнув ее предварительному отжигу.
После отжига проволока становится мягкой и легко наматывается
на паяльник. Длину обмотки подбирают по свечению проволоки,
которое должно быть темно-вишневого цвета.
Вся обмотка низковольтного паяльника обычно укладывается
в один слой. Такой паяльник прост в изготовлении и долговечен.
Преимуществом его является также большая безопасность при поль-
зовании, так как благодаря трансформатору даже при пробое изоля-
ции в паяльнике напряжение сети не попадает на корпус паяльника.
4.6.	Выбираем и правильно используем припой
Что такое припой
ВЯЙЙ Это полезно запомнить.
Припой — это легкоплавкий сплав металлов, предназначенный для
соединения проводов, выводов, деталей и узлов пайкой.
Ранее припои обозначали тремя буквами — ПОС (припой
оловянно-свинцовый), за которыми идет двузначное число, показы-
208
Энциклопедия начинающего радиолюбителя
вающее содержимое олова в процентах, например ПОС-40, ПОС-60.
Для радиолюбительских целей рекомендовался припой ПОС-60.
Это интересно знать.
Лучший припой— чистое олово. Однако оно дорогое и использу-
ется в исключительных случаях. Во время радиомонтажа чаще при-
меняют оловянно-свинцовые припои. По прочности спаивания они
не уступают чистому олову. Плавятся такие припои при темпера-
туре 180—200 °C.
Выбор припоя
Выбор припоя производят в зависимости от таких факторов:
♦	от соединяемых металлов или сплавов;
♦	от способа пайки;
♦	от температурных ограничений;
♦	от размера деталей;
♦	от требуемой механической прочности;
♦	от коррозийной стойкости и др.
Есть такое правило.
Для пайки толстых проводов используют припой с температурой
плавления более высокой, чем для пайки тонких проводов.
Это интересно знать.
। В некоторых случаях необходимо учитывать и электропровод-
ность припоя (напоминание: удельное сопротивление олова равно
0,115 Ом х мм2/м, а свинца — 0,21 Ом х мм2/м).
Разновидности припоев
Припои разделяются на три группы: тугоплавкие, легкоплавкие и
сверхлегкоплавкие.
Тугоплавкие припои (радиолюбители их практически не исполь-
зуют). К тугоплавким относятся припои с температурой плавления
свыше 500 °C, создающие очень высокую механическую прочность
соединения (сопротивление разрыву до 50 кг/мм2). Недостатком их
является именно то, что они требуют высокой температуры нагрева
и, хотя прочность такой пайки получается весьма высокой, интенсив-
Глава 4. Берем в руки паяльник
209
ный нагрев может привести к нежелательным последствиям: можно,
например, «отпустить» стальную деталь.
Недостатком твердых припоев является то, что они требуют высо-
кой температуры нагрева, и хотя прочность такой пайки весьма
высока, интенсивный нагрев может привести к весьма нежелательным
последствиям:
♦	можно перегреть дорогостоящую деталь и вывести ее из строя
(например, транзистор или микросхему);
♦	можно «отпустить», например, стальную деталь (пружину).
Легкоплавкие (радиолюбительские) припои. К этой категории
относятся припои с температурой плавления до 400 °C, имеющие
сравнительно невысокую механическую прочность (сопротивление
разрыву до 7 кг/мм2). При радиотехнических монтажных работах
применяются главным образом легкоплавкие припои. В их состав
входят олово и свинец в различных пропорциях, например, припой
ПОС-61, который содержит 61% свинца, 38 % олова и 1% различных
присадок.
Сверхлегкоплавкие (радиолюбительские) припои. Существуют
также сплавы, в состав которых, кроме олова и свинца, входят вис-
мут и кадмий. Эти сплавы наиболее легкоплавкие: у некоторых из
них температура плавления менее 100 °C. Механическая прочность
соединения у таких сплавов весьма невелика. Раньше их применяли
для пайки кристаллов в кристаллических детекторах. В настоящее
время легкоплавкие кадмий-висмутовые сплавы находят примене-
ние при ремонте печатного монтажа. Используются они также для
пайки транзисторов, так как по техническим условиям их рекомен-
дуется паять припоем с температурой плавления, не превышающей
150 °C.
Для пайки транзисторов можно применять так называемый сплав
Вуда с температурой плавления 75 °C, в состав которого входят:
олово — 13%, свинец — 27%, висмут — 50%, кадмий — 10%. Сплав
Вуда можно приготовить по указанному рецепту самому или купить в
аптеке. Пайка ведется слабо нагретым паяльником. В качестве флюса
используется канифоль.
Свойства некоторых свинцово-оловянистых (мягких) припоев
Основные данные наиболее распространенных припоев приведены
в табл. 4.1.
210
Энциклопедия начинающего радиолюбителя
Основные данные наиболее распространенных припоев	Таблица 4.1
Марка	Примерный состав, %	Т»лавл' °C	Прочн., кг/мм	Применение
ПОС-18	Олово (18%), сурьма (2,5%), свинец (79,5%)	277	2,8	Для пайки при пониженных требованиях к прочности шва, а также для лужения перед пайкой
ПОС-ЗО	Олово (30%), свинец (60%)	256	3,3	Для лужения и пайки деталей из меди и ее сплавов и стали
ПОС-40	Олово (40%), сурьма (2%), свинец (58%)	235	3,2	Для пайки в электроаппаратуре и деталей из оцинкованной стали
ПОС-4-6	Олово — 4%, сурьма'— 6%, свинец — остальное	265	5,8	Для пайки с погружением в ванну срасплавленным припоем
ПОС-50	Олово (50%), сурьма (0,8%), свинец (49,2%)	222	3,6	Для пайки ответственных деталей, когда допустим более высокий нагрев
ПОС-60	Олово (60%), сурьма (0,8%), свинец (39,2%)	190	4,1	Для пайки высоко ответственных соеди- нений, в том числе и в радиотехнике
ПОС-61	Олово (40%), свинец (60%)	190	4,3	Для лужения и пайки в аппаратуре, где недопустим перегрев
ПОС-61 м	Олово (60%), медь (1—2%), свинец (38—39%)	192	4,5	Для лужения и пайки электропаяльником тонких медных проводов, печатных проводников и фольги
ПОС-90	Олово (90%), свинец (10%)	222	4,9	Для пайки пищевой посуды и медицинских инструментов, деталей или узлов с последующим серебрением или золочением
ПОСК50-18	Олово (50%), кадмий (18%), свинец (31%)	145	6,7	Для пайки чувствительных к перегреву деталей
ПОССр-15	Олово (15%), цинк (0,6%), свинец (83%;), серебро (1,25%)	276	8,1	Для пайки деталей из цинка и оцинкованной стали
Форма радиолюбительских припоев
В прошлом веке порекомендовали оловянный прут сечением 10 мм.
Сейчас для пайки пользуются припойной проволокой сечением от 1 до
5 мм. Наиболее распространены 1,5—2 мм многоканальные припои.
Многоканальность означает, что внутри оловянной проволоки
расположены несколько каналов флюса, который обеспечивает обра-
зование ровной блестящей и надежной пайки. Продается такой при-
пой в мотках — на радиорынках, в колбах — в которых он находится
свернутым в спираль, и в бобинах (в них количество припоя такое,
что его хватит не на один год).
Совет.
Рекомендуется приобретать припой в виде проволочки, толщиной со
спичку—удобнее паять.
Глава 4. Берем в руки паяльник
211
При пайке монтажных проводов радиоаппаратуры удобно поль-
зоваться оловянно-свинцовыми припоями, отлитыми в виде тонких
прутков диаметром 2—2,5 мм.
Такие прутки можно изготовить самому, выливая расплавленный при-
пой в сосуд, в дне которого заранее проделано отверстие. Сосуд при этом
следует держать над листом жести или металлической плитой. После
остывания прутки следует разрезать на куски необходимой длины.
Современные припои, используемые при пайке электронных схем,
выпускаются в виде тонких трубочек, заполненных специальной смо-
лой (колофонием), выполняющей функции флюса.
Нагретый припой создает внутреннее соединение с такими металлами,
как медь, латунь, серебро и т. д., если выполнены следующие условия:
♦	поверхности подлежащих пайке деталей должны быть зачище-
ны, то есть с них необходимо удалить образовавшиеся с течени-
ем времени пленки окислов;
♦	деталь в месте пайки необходимо нагреть до температуры, пре-
вышающей температуру плавления припоя.
Определенные трудности при этом возникают в случае больших
поверхностей с хорошей теплопроводностью, поскольку мощности
паяльника может не хватить для ее нагрева.
Самостоятельное приготовление припоя
Для самостоятельного приготовления припоя компоненты состава
(олово и свинец) отвешивают на весах, расплавляют смесь в металли-
ческом тигле над газовой горелкой и, перемешав расплав стержнем
из стали, стальной пластинкой снимают пленку шлака с поверхности
расплава. Затем осторожно разливают расплав в формы — желоба из
жести, дюралюминия или гипса.
Будьте осторожны.
Плавку необходимо выполнять в хорошо проветриваемом помеще-
нии, надев защитные очки, перчатки и фартук из грубой ткани.
212
Энциклопедия начинающего радиолюбителя
4.7. Выбираем и правильно используем флюс
Для чего нужен флюс
Во время пайки температура соединяемых деталей значительно повы-
шается. При этом скорость окисления металлических поверхностей воз-
растает. В итоге припой хуже смачивает соединяемые детали. Поэтому
необходимо использовать вспомогательные вещества, флюсы.
Это полезно запомнить.
Флюс—это вспомогательный материал, который призван во время
пайки удалять оксидную пленку с деталей, подвергаемых пайке, и обе-
спечивать хорошее смачивание поверхности детали жидким припоем.
Без флюса припой может не прикрепиться к поверхности металла.
Назначение флюсов:
♦	надежно защищают поверхность металла и припоя от окисления;
♦	улучшают условия смачивания металлической поверхности рас-
плавленным припоем.
Действие флюса зависит от его состава, имеемые флюсы:
♦	или растворяют окисные пленки на поверхности металла (а ино-
гда и сам металл);
♦	или предохраняют металл от окисления при нагреве.
Таким образом, флюс (колофоний) образует защитную пленку
над местом пайки. Флюс содержится в современном припое в виде
тонкого сердечника. При расплавлении припоя он распределяется по
поверхности жидкого металла.
Флюсом покрывают поверхности уже залуженных металлов также
и перед их соединением (собственно пайкой). При этом флюс является
ПАВ, то есть Поверхностно Активным Веществом. Флюс защищает
поверхность нагретых предметов от окисления или помогает разру-
шить окисную пленку, тем самым помогая им соединиться припоем.
И Это интересно знать.
После соприкосновения деталей избыток флюса между ними выле-
зает наружу и все время испаряется потому, что температура его
испарения ниже, чем у припоя.
Глава 4. Берем в руки паяльник
213
Флюсы бывают разные. Например, для ремонта металлической
посуды пользуются «паяльной кислотой» — раствором цинка в соля-
ной кислоте.
Это интересно знать.
Паять радиоконструкции с таким флюсом нельзя — со временем
он разрушает пайку. Для радиомонтажа надо применять флюсы, в
которых нет кислоты, например, канифоль.
Требования к радиолюбительским флюсам
Выбор флюса — важный вопрос. Раньше использовалась только кани-
фоль, другого флюса не было. Чем плоха канифоль — канифоль, спирто-
вой канифольный флюс относятся к категории активных флюсов.
Первый недостаток — при высоких температурах удаляется не
только оксид металла, но и сам металл.
Второй недостаток — очистка платы после пайки с канифолью
является большой проблемой. Смыть остатки можно только спир-
том или растворителями (да и то, порой проще отковырять чем-то
острым).
Будьте осторожны.
Остатки флюса на плате не только некрасиво сэстетической точки
зрения, но и вредно. На платах с малыми зазорами между проводни-
ков возможен рост дендритов (проще говоря, замыканий) вызванных
гальваническими процессами на загрязненной поверхности.
Каков же выход — на современном рынке материалов можно найти
широкую гамму флюсов, которые смываются обычной водой, не раз-
рушают жало паяльника и обеспечивают высокое качество пайки.
Продаются такие флюсы, как правило, в шприцах, что очень удобно
для использования.
Разновидности флюсов
Радиолюбители, как правило, применяют флюсы, предохраняющие
металл от окисления (образования окисной пленки). К ним относится,
в частности, канифоль, получившая преимущественное распростра-
нение при монтажных работах.
214
Энциклопедия начинающего радиолюбителя
Совет.
Независимо от того, какой флюс используется, готовую пайку
нужно обязательно протирать тряпочкой, смоченной в спирте-
ректификате или ацетоне, а также прочищать жесткой щеточкой
или кисточкой, смоченной растворителем, для удаления остатков
флюса и грязи.
В некоторых исключительных случаях вместо канифоли можно
пользоваться ее заменителями:
♦	канифольным лаком, имеющимся в продаже в хозяйственных
магазинах. Его можно применять как жидкий флюс взамен рас-
твора канифоли в спирте. Этот же лак можно использовать и для
антикоррозийного покрытия металлов.
♦	живицей — смолой сосны или ели — доступным материалом,
особенно любителям, живущим в сельской местности. Такой
флюс можно приготовить самому. Набранную в лесу с дере-
вьев смолу нужно растопить в жестяной банке на слабом огне
(на сильном огне смола может воспламениться). Расплавленную
массу разлить в спичечные коробки.
♦	таблеткой аспирина, имеющейся в любой домашней аптечке.
Недостаток этого флюса — неприятный запах дыма, выделяю-
щийся при плавлении аспирина.
Изготавливаем флюсы своими руками
Рецепт №1, Жидкий канифольный флюс. Он обеспечивает проч-
ную пайку с ровной поверхностью застывшего припоя. Его можно
изготовить так: 20 г измельченной в порошок чистой канифоли, рас-
творенной в 35—40 г чистого спирта, бензина или скипидара.
Это интересно знать.
Практически установлено, что при указанной пропорции состав-
ных частей флюс при пайке не дает вспышки паров растворителя.
Этот флюс нужно хранить в пузырьке с притертой пробкой.
Для жидкого флюса не рекомендуется применять канифоль, пред-
назначенную для натирания скрипичного смычка, так как пайка может
быть загрязнена посторонними примесями.
Глава 4. Берем в руки паяльник
215
Совет.
Для жидкого флюса не рекомендуется применять канифоль, пред-
назначенную для натирания скрипичного смычка, так как пайка
может быть загрязнена посторонними примесями.
Хранить жидкий флюс также удобно в полиэтиленовой масленке, хобо-
ток которой закрывается специальной пленкой. С помощью такой масленки
можно легко и быстро нанести требуемое количество флюса на место пайки.
При этом флюс расходуется значительно экономичнее, уменьшается испа-
рение его растворителя, пайка получается более чистой и аккуратной.
Рецепт №2. Еще один состав жидкого флюса: канифоль — 6%, глице-
рин — 14%, спирт (этиловый или денатурированный) — остальное.
Рецепт №3. Глицериновая паста. Она позволяет ускорить процесс
пайки и повысить качество соединений. С помощью пасты можно паять
детали из самых разнообразных металлов и сплавов даже без предвари-
тельной зачистки или лужения, что особенно удобно при пайке в труд-
нодоступных местах. Глицериновую пасту легко изготовить самому.
Состав ее следующий: 48% веретенного масла, 12% пчелиного воска, 15%
светлой канифоли, 15% глицерина, 10% насыщенного водного раствора
хлористого цинка. Изготовляя глицериновую пасту, ее нужно все время
подогревать. Сначала расплавляют канифоль, затем добавляют веретенное
масло, воск, глицерин и, в последнюю очередь, хлористый цинк.
Пасту можно изготовить и по более простому рецепту. Кусочки
канифоли размельчают в порошок и, подливая глицерин, растирают
до густоты сметаны. Паста удобна тем, что она хорошо сохраняется
длительное время. Хранить ее можно в любой посуде с крышкой. На
место пайки пасту наносят с помощью кусочка проволоки.
Рецепт №4, Флюсы для пайки без предварительного залуживания.
Этот флюс можно использовать для пайки большинства встречаю-
щихся в практике радиолюбителя металлов и сплавов (меди, латуни,
бронзы, различных сталей, в том числе и нержавеющей, цинка, белой
жести, нихрома, константана, манганина, никеля).
Весьма прочное соединение получается при пайке никеля и прово-
дов из сплавов высокого сопротивления, которые при использовании
обычных флюсов паять нельзя.
Флюсы составляется из 73 мл спирта (ректификат или сырец),
20 г канифоли, 5 г солянокислого анилина, 2 г триэтаноламина. Триэта-
ноламин можно заменить двадцатью каплями раствора аммиака (наша-
тырного спирта). Канифоль растворяют в 50 мл спирта, а в остатке
216
Энциклопедия начинающего радиолюбителя
спирта (23 мл) растворяют солянокислый анилин. Оба раствора сме-
шивают и добавляют тиэтаноламин.
Рецепт №5. Флюс в виде пасты, представляющей собой сплав кани-
фоли с одноосновными жирными кислотами, может быть составлен
по следующему рецепту: стеариновая кислота — 30 г, пальмитиновая
кислота — 25 г, олеиновая кислота — 45 г, канифоль — 100 г.
Сплавление указанных четырех компонентов следует производить
в стеклянной колбе (водяной бане) при температуре 100 °C, причем
содержимое колбы необходимо хорошо перемешивать.
Это интересно знать.
Этот процесс можно производить также в любой чистой посуде и
на открытом огне, но в этом случае необходимо строго придержи-
ваться указанного температурного режима.
После охлаждения флюс превращается в густую мазь. Густота
флюса зависит от количества канифоли. На места пайки флюс нано-
сится палочкой в очень малом количестве.
Высокая активность флюса, составленного по этому рецепту, дает
возможность производить пайку без предварительного залуживания.
С помощью флюса можно паять:
♦	лицендрат;
♦	выводы остеклованных проволочных резисторов;
♦	провода в эмалевой изоляции даже без особо тщательной за-
чистки.
Если нет олеиновой жирной кислоты, то флюс можно изготовить из 60%
хозяйственного мыла. В горячий мыльный клей тонкой струйкой добавля-
ется любая сильная кислота, например, соляная, серная, азотная. Наливать
нужно с некоторым избытком, чтобы прореагировало все мыло.
Полученный жир надо переложить в чистую посуду и нагревать в
горячей воде в течение 20 мин, а затем его следует охладить до комнат-
ной температуры (посуду при этом нельзя трогать с места до полного
остывания массы, так как кода вновь может проникнуть в жирные
кислоты) и слить накопившуюся снизу воду. Полученную массу сле-
дует в дальнейшем только сплавить с канифолью.
В некоторых исключительных случаях вместо канифоли можно
использовать ее заменители. Так, канифольный лак, имеющийся в
продаже в хозяйственных магазинах, можно применять как жидкий
флюс взамен раствора канифоли в спирте.
Глава 4. Берем в руки паяльник
217
В качестве флюса при пайке проводников можно в случае крайней
необходимости пользоваться также живицей — смолой сосны или
ели, — доступным материалом, особенно радиолюбителям, живу-
щим в сельской местности. Такой флюс можно приготовить самому.
Набранную в лесу смолу нужно растопить в жестяной банке на слабом
огне (на сильном огне она может воспламениться). Расплавленную
массу разлить в спичечные коробки. Застывшая смола используется в
качестве флюса так же, как канифоль.
Флюсы, не требующие
предварительного залуживания
Нагретые металлы активно вступают в реакцию окисления с кис-
лородом воздуха, поэтому нагретый металл надо чем-то защитить.
Кроме того, существуют флюсы, которые не требуют предваритель-
ного облуживания деталей, но в электронике их применяют редко:
♦	в случаях, когда не требуется электрического Контакта после пайки;
♦	в случаях, когда даже мельчайшие остатки такого флюса способ-
ны вызвать окисление деталей и нарушение электрического кон-
такта (разрыв электрической цепи).
Применение флюсов
Для разных металлов, разных припоев и разных технологий.
Радиолюбители пользуются маркой ЛТИ-120 или спиртовым рас-
твором канифоли или, на худой конец, обычной канифолью. Сделать
флюс самому очень просто. Заполняем пузырек наполовину спиртом,
насыпаем толченой канифоли, взбалтываем до полного растворения.
Также, рекомендую купить какой-либо активный флюс, который
нужен, например, для пайки хромированных выводов некоторых
выключателей и разъемов. На крайний случай, упрямый контакт
можно припаять при помощи таблетки обычного аспирина. Воняет
противно, — но паяет надежно.
Естественно флюс и канифоль не будет оставаться в промежутке
между проводом и платой, а вылезет по краям и ее можно будет легко
удалить иглой. Даже если вы используете жидкий флюс (например, рас-
твор канифоли в спирте), то после остывания пайки вокруг нее остается
пятно твердых остатков флюса, которое нужно удалить растворителем
или если плата очень нежная, то тодько механически, иглой.
218
Энциклопедия начинающего радиолюбителя
Совет.
Положите на стол небольшой кусок тонкой фанеры, оргалита или
плекса, чтобы его не испортить.
Иногда пользуются паяльной кислотой. Ее применение целесоо-
бразно только тогда, когда надо паять детали из железа.
Совет.
После пайки с кислотой детали обязательно надо промывать
большим количеством воды и тщательно сушить. Иначе остатки
этой кислоты могут вызвать коррозию и разрушение паяных дета-
лей и нарушение электрического контакта.
Если под руками нет паяльной кислоты, а надо срочно облудить и при-
паять железную или сильно окислившуюся медную, или латунную деталь,
то вас спасет таблетка аспирина — это ацетилсалициловая кислота, кото-
рая во многих случаях с успехом может заменить хлористый цинк.
Сейчас выпускается большое количество разнообразных, так назы-
ваемых «безотмывочных», флюсов, как жидких, так и в виде полужид-
кого геля. Особенность их такова, что они не содержат компонентов,
вызывающих окисление и коррозию соединяемых деталей, не прово-
дят электрический ток и не требуют промывки платы после пайки.
Хотя все равно лучше после завершения пайки удалять с припаян-
ных деталей все остатки флюса. Для нанесения жидкого флюса можно
воспользоваться кисточкой, ватной палочкой или просто спичкой, но
удобнее пользоваться так называемым «флюсапликатором».
Можно попробовать купить фирменный флюсапликатор стоимо-
стью примерно 20—30$, но куда проще и дешевле сделать его самому.
Для этого потребуется кусочек силиконового или резинового шланга с
внутренним диаметром 5—6 мм и одноразовый медицинский шприц.
Шприц разрезается на 2 части. Обе части вставляются в резиновую
трубку. Иголка слегка укорачивается, ее можно для удобства пользо-
вания слегка изогнуть. Слегка нажимая на шланг, выдавливаем из кон-
чика капельку флюса на припаиваемые детали и производим пайку.
При хранении, чтобы не засыхала иголка внутрь нее можно вставлять
тонкую проволоку.
Так же удобно пользоваться флюсом в виде геля или пасты. Для
его нанесения тоже можно воспользоваться одноразовым шприцем,
только из-за его густоты иголку шприцевую придется взять потолще.
Глава 4. Берем в руки паяльник
219
4.8.	Меры безопасности для радиолюбителя
Об основных правилах электробезопасности
Включая в сетевую розетку, например, паяльник, держите штепсель-
ную вилку так, чтобы пальцы не касались ее металлических штырьков.
Сетевое напряжение будет и на выводах обмоток трансформаторов,
установленных в конструкциях с питанием от сети. При включении их
в сеть дотрагиваться до этих выводов и деталей нельзя.
Перед первым включением самоделки в сеть проверьте омметром
качество изоляции между штырьками сетевой вилки и корпусом кон-
струкции. Если оно менее 10 МОм при какой-нибудь (проверьте обе!)
полярности подключения щупов омметра, отыщите неисправность и
устраните ее. Такую проверку делайте периодически.
Проверяя в сетевых конструкциях режим работы деталей, под-
ключайте один из щупов измерительного прибора к общему проводу
заранее, до включения конструкции в сеть. При необходимости заме-
нить деталь или перепаять проводники обесточивайте конструкцию и
вынимайте вилку из розетки. Если же нужно подобрать режим, напри-
мер, подстроечным резистором, пользуйтесь отверткой с хорошо заи-
золированной ручкой.
I Совет.
№гт| Никогда не работайте усталым — электрическое сопротивление
организма при таком состоянии понижено, внимание ослаблено,
реакция замедлена.
Инструменты, как источник опасности
А теперь об инструментах. Они тоже могут стать источником все-
возможных травм. Чтобы избежать их, нужно помнить о правилах
безопасности и соблюдать их. К примеру, режущий инструмент должен
быть постоянно остро заточен, поскольку при работе тупым инстру-
ментом придется прикладывать к нему большее усилие, и он скорее
соскользнет, сорвется и поранит. Это не означает, что острый инстру-
мент безопасен: работая им, также нужно соблюдать осторожность.
Пользуясь отверткой, помните, что ее лезвие должно соответство-
вать по размерам головке винта. Конец лезвия должен быть тупым.
Прежде чем завинчивать отверткой шуруп, нужно шилом или дре-
220
Энциклопедия начинающего радиолюбителя
лью сделать гнездо для его посадки. Передавая отвертку (или шило,
стамеску, долото) друг другу, держите ее лезвием к себе. Не кладите
ножницы, отвертки и другие подобные инструменты лезвием к себе
или так, чтобы они свешивались за край крышки стола.
Будьте осторожны.
Не строгайте материал в руках, и тем более ножом, по направле-
нию к себе.
При опиливании металла следите за тем, чтобы пальцы левой руки
не заходили за край напильника вниз. Не проверяйте пальцем каче-
ство опиливаемой поверхности. Металлическую стружку после опи-
ливания собирайте со стола не голыми руками, а волосяной щеткой-
сметкой.
Разрезаемый металл надежно закрепляйте в тисках. Полотно
ножовки должно быть натянуто не слабо и не слишком туго. Слабо
натянутое полотно может сломаться, а туго натянутое — лопнуть.
В обоих случаях вы можете пораниться обломками полотна.
Разрезая ручными ножницами тонкий листовой материал, держите
его левой рукой в брезентовой рукавице. Это предохранит руку от
ранений острыми кромками металла и лезвиями ножниц. Не пользуй-
тесь тупыми ножницами и ножницами с разболтанным шарниром.
Выполняя работу, не разговаривайте и не отвлекайтесь посторон-
ними делами.
Если вы все же нарушили правила и случайно поранились, смажьте
йодом кожу вокруг раны, наложите на рану чистые марлю, полотня-
ную тряпочку, носовой платок и забинтуйте это место.
А вредна ли пайка?
Будьте осторожны.
Паяльник— инструмент повышенной опасности, поэтому обра-
щаться с ним необходимо очень осторожно.
Помните, что во время пайки могут выделяться вредные для здоровья
пары олова и свинца. Ни в коем случае нельзя наклоняться над местом
пайки и вдыхать испарения. Летом старайтесь паять возле открытого
окна, зимой чаще проветривайте помещение во время работы. Закончив
пайку, обязательно вымойте руки теплой водой с мылом.
Глава 4. Берем в руки паяльник
221
В бессвинцовом припое используются металлы, которые более
ядовиты, чем свинец. Если паяльник не перегретый, и не стоваттный
«для пайки ведер» — то все будет нормально.
Полезно микровытяжку на столе приспособить, из компьютер-
ного вентилятора, чтоб дым от носа оттягивало. Сделаем вывод, паять
домашних условиях можно при соблюдении таких соображений:
♦	при пайке не забывайте работать в хорошо проветриваемом по-
мещении;
♦	если есть вентилятор, используйте;
♦	если есть профессиональная или самодельная система вентиля-
ции — замечательно;
♦	парами канифоли желательно не дышать;
♦	не паяйте на кухне, ведь пары припоя и канифоли запросто осе-
дают на столовых приборах и пище;
♦	лучше всего пользоваться рабочим халатом с длинными рукава-
ми, который не забываем стирать хоть иногда;
♦	после пайки тщательно вытирайте за собой стол и т. д. — то есть
предметы быта;
♦	после пайки тщательно (!) с мылом (!) мойте руки и лицо!
Не пренебрегайте простейшими правилами безопасности в угоду
лени! От вас не убудет, зато претензий от родных поубавится.
Конечно лучше, если есть возможность, удалить дым от носа.
Хорошая канифоль сосновая и пахнет приятно, а вот с добавками и
всякие флюсы это еще вопрос.
Кислотой нежелательно паять, если вы потом это собираетесь
включать. Во всех остальных случаях нормальный хлористый цинк,
аммоний или активный флюс Ф-38Н работают заметно лучше кани-
фоли. Попробуйте паять нихром или инвар канифолью, посмотрим,
как у вас это выйдет.
Некоторые вещи тяжело паять канифолью, особенно мелочь, да от
нее грязи много бывает. Тогда на помощь приходит ЛТИ-120, очень
хорошая штука, советую.
I Совет.
I Для тех, кто занимается пайкой, для вывода из организма тяже-
лых металлов, ежедневно нужно выпивать стакан сливового сока,
а примерно через час пару стаканов кисломолочного продукта,
например, кефир.
222
Энциклопедия начинающего радиолюбителя
Молоко необходимо пить тем, кто связан с химией. Это правила по
технике безопасности, разработанные еще в период СССР.
Как защититься от брызг
Флюса наносите минимальное количество. При избытке — может
брызнуть, при касании паяльником. Припоя паяльником берем столько,
сколько нужно на 1-2 пайки, излишек может капнуть и обжечь.
Брызнуть в глаз расплавленным припоем не просто, а ОЧЕНЬ
ПРОСТО. Для этого берем в руку проводок или деталь с тонкими пру-
жинящими выводами. Надавливаем паяльником от себя на кончик
провода с каплей припоя, и вдруг... Неизменно превосходный резуль-
тат — припой летит прямо в глаз.
Поэтому надевайте специальные очки. Кстати на рынке очень
часто продают дешевую подделку под защитные очки. Внешне их не
отличишь!!! Только по цене. Но они сильно давят на кожу острым
краем, то есть пластик там чуть жестче. В общем, не обтекает кожу. В
таких очках долго не посидишь.
Покупайте дорогие очки.
Несколько советов в завершении
Это интересно знать.
Считается в шутку, кто не схватился хоть раз за нагретый паяль-
ник, иногда всей ладонью, тот не радиолюбитель! Каждый хоть раз,
да хватался. Поэтому нужно класть аккуратно паяльник на под-
ставку жалом от себя.
Будьте осторожны.
Не паяйте включенную схему! Это интуитивно ясно.
Но также опасно паять схему, выключенную, но соединенную с
заземлением, в то время, как изоляция паяльника слабая или корпус
паяльника не заземлен.
В Интернете (например, на http://radiocon-net.narod.ru/page3.htm)
описаны случаи, когда некто забывал или игнорировал это правило, и
при касании паяльником схемы возникала мощная дуга на несколько
киловатт.
Глава 4. Берем в руки паяльник
223
В общем, при пайке электронных устройств провода питания от
них должны быть отсоединены, или выключатель должен быть двух-
полюсной (разъединяющий оба провода).
То же правило относится к информационным проводам. Допустим,
вы выключили питание или выдернули шнур 220 В, а устройство соеди-
нено по информационному кабелю с другими устройствами, находящи-
мися под напряжением или заземленными. Даже небольшой потенциал
может погубить электронную схему при касании паяльником.
Совет.
11пгт1| Поэтому нужно уравнять потенциал, соединяя провод между корпу-
сом паяльника с общей шиной устройства перед пайкой.
4.9.	Научимся правильно паять
Начинаем учиться паять
Первое, что необходимо сделать — подготовить все необходимое
для пайки радиодеталей:
♦	паяльник;
♦	небольшую губку;
♦	припой;
♦	плоскогубцы или пинцет;
♦	бокорезы.
Включите паяльник в розетку и смочите губку водой. Когда паяль-
ник нагреется и начнет плавить припой, покройте жало паяльника
припоем, а затем протрите его о влажную губку. При этом не держите
жало слишком долго в контакте с губкой, чтобы не переохладить его.
Протирая жало о губку, вы удаляете с него остатки старого припоя. И
в процессе работы для поддержания жала паяльника в чистоте время
от времени протирайте его о губку.
Методика обучения пайке
Если вы никогда не паяли, предлагаем воспользоваться одной из
двух методик, в основе которых, как в и любой другой методике, лежит
практика.
Методика 1. Возьмите 300 мм голого провода диаметром 23 мм
(или изолированного, с которого надо снять изоляцию) и разрежьте
224
Энциклопедия начинающего радиолюбителя
его на 12 одинаковых кусков длиной 25 мм, чтобы из них сделать куб,
закрепив точки соединения посредством пайки. Допускается исполь-
зовать только плоскогубцы с длинными губками, паяльник, припой,
флюс. И никакого другого инструмента и приспособлений.
Это должно научить вас держать конструкцию неподвижной во
время ее охлаждения. После того как куб будет готов, дать ему остыть,
а затем положить его на ладонь и сжать руку в кулак. Если хотя бы
одно из соединений нарушится, надо проделать все еще раз, взяв
новые куски проводов.
Методика 2. Нарезать куски медной проволоки длиной 30—50 мм
и толщиной 2—3 мм. Обмотать освобожденный от изоляции мон-
тажный провод вокруг этой проволоки (2—3 витка) и соединить его
путем пайки. Инструмент тот же, что и выше. Это упражнение надо
повторять до тех пор, пока не будут получаться аккуратные, блестя-
щие, прочные соединения.
Основные правила пайки
При пайке надо соблюдать несколько правил, тогда и пайка будет
получаться надежной и аккуратной:
♦	лучше всего пользоваться припоями ПОС-61, ПОС-50, ПОС-40
и спирто-канифольными флюсами;
♦	необходимо прогреть место соединения до такой температуры, что-
бы приложенный к нему припой мог расплавиться. Припой должен
расплавиться благодаря теплу, отдаваемому местом соединения;
♦	место соединения следует тщательно зачистить;
♦	место соединения должно быть неподвижным до тех пор, пока
расплавленный припой не затвердеет;
_ ♦ не перегревать места соединения;
♦	припоя не должно быть слишком мало;
♦	припоя не должно быть слишком много.
Это интересно знать.
Частая ошибка заключается в том, что припой расплавляют
паяльником в надежде на то, что он стечет с паяльника и прилип-
нет к месту соединения. Это грубая ошибка!
Опыт многих практиков показывает, что качество пайки во многом
определяется мастерством монтажника. У опытного монтажника:
Глава 4. Берем в руки паяльник
225
♦	ниже давление паяльника на печатную плату при пайке;
♦	меньше перепаек элементов;
♦	меньше время пайки при заданной температуре паяльного нако-
нечника (внутренние дефекты на печатных платах практически
не появляются, если время пайки меньше 3 с).
К паяемым деталям прикладываем жало паяльника всей лопаточ-
кой, для эффективной теплопередачи. Пайка должна быть быстрой и
качественной.
Будьте осторожны.
Не забываем про перегрев деталей. Не получилось с первого раза,
даем радиодеталям остыть.
Время прогрева подбираем экспериментальным путем — если
слишком быстро, то деталь не прогреется и пайка получится плохая.
Флюс наносим непосредственно перед пайкой, когда все приготов-
ления деталей закончены, чтобы он не испарялся.
Хорошую пайку видно сразу, припой ложится тонким и ровным
слоем, блестит. Нет наплывов, трещин и серых мест. Дополнительную
крепость соединения придает предварительная скрутка проводов.
Совет.
Для получения хороших результатов рекомендую потренироваться,
например, на отслужившем магнитофоне или приемнике.
Чтобы пропаянные детали не замкнулись между собой, или еще
куда-либо, надеваем кусочек изолирующей трубочки подходящего
размера. Или обматываем изолентой.
Обеспечение чистота поверхностей, которые спаиваются
Места проводников и деталей, предназначенных для пайки, должны
быть зачищены до блеска. Хорошо зачищенный проводник кладут на кусок
канифоли и хорошо прогревают паяльником. Канифоль быстро распла-
вится, а припой, который есть на паяльнике, растечется по проводнику.
Вращая проводник и медленно двигая по нему жало паяльника,
добиваются равномерного распределения припоя по поверхности
проводника. Только не переусердствуйте, многие детали нельзя сильно
нагревать.
226
Энциклопедия начинающего радиолюбителя
Как зачистить проводники печатной платы
На ватный тампон наносят несколько капель технической соляной
кислоты и протирают им поверхность фольги. Кислота хорошо уда-
ляет слой окиси меди, практически не затрагивая металл. После этого
плату надо промыть под проточной водой:
♦	сначала — в горячей;
♦	потом в холодной.
Отверстия под выводы деталей лучше просверлить после этой
обработки. При работе с кислотой необходимо соблюдать меры безо-
пасности (http://chavl961.narod.ru/radio/technology/blitz/blitz.html).
Что нужно помнить при пайке
Пайка — это не наляпывание припоя, как смолы или цемента, на
соединяемые детали. Это процесс всасывания припоя в микрозазоры
за счет капиллярных явлений и адгезии (прилипания) припоя за счет
поверхностных явлений (http://mimiwaxer.narod.ru/fignya/aaol lOpaika.
html). Все это электростатические силы, хотя это не привычная для
вас электростатика, это силы межмолекулярного взаимодействия на
близких расстояниях.
И здесь нужно четко помнить, как работают явления смачивания
и капиллярности.
Во-первых, если конец жала стряхнут от излишка припоя или
вытерт о тряпку, то эта блестящая поверхность обладает сильным
притяжением расплавленного припоя. Она может высосать его откуда.
Это нужно, например, при отпайке элементов или исправлении пайки.
Для удаления большего количества припоя применяется кусок экра-
нирующей оплетки от кабеля.
О Это интересно знать.
Существует паяльник с ложбинкой на конце, которая как ложка
заполняется припоем при касании старой пайки, хотя сейчас при-
нято применять вакуумный отсос.
Во-вторых, если вы возьмете на кончик жала мало припоя, то
нечему будет всасываться в зазор между спаиваемыми деталями, и
нечему будет окружать этот зазор по периметру.
В-третьих, если припоя много, то пайка будет в виде слишком боль-
шой капли и может замкнуть соседние контакты.
Глава 4. Берем в руки паяльник
227
В-четвертых, если канифоли или флюса недостаточно на жале паяль-
ника, а так же при недостаточной температуре, то пайка получается не
блестящей, рыхлой и непрочной. То же получается при слишком высокой
температуре, когда флюс исчезает раньше, чем сделает доброе дело.
В-пятых, если канифоли или флюса много в зазоре, то он там кипит
и выплескивает припой в виде брызг на соседние контакты.
В-шестых, при нужном количестве припоя и нужной температуре
паяльника (и не слишком большой массе спаиваемых деталей) при-
пой аккуратно самостоятельно обтекает спаиваемые контакты и само-
стоятельно всасывается в микрозазоры между ними. То есть, форма и
прочность пайки формируются сами, как нужно.
Это интересно знать.
Помните, что две зачищенные хоть до зеркального блеска медные
детали никогда не соединятся вместе (разве что вы их склепаете
или сварите). При пайке они соединяются тонким слоем припоя,
который всасывается между ними, только если они уже хорошо
залужены (покрыты предварительно тонким слоем припоя).
Итак, перед пайкой спаиваемые места нужно залудить или исполь-
зовать уже залуженные детали.
Ручной пайке уже, наверное, сотни или тысячи и с тех пор почти
ничего не изменилось в технологии, смола (канифоль) она была и
тогда смола, а олово и свинец также не изменились.
Некоторые зачищают провода паяльником или специальной элек-
трической обжигалкой или зажигалкой.
Фторопластовая изоляция не плавится паяльником, а при горении
испускает белый дым с высоким содержанием фтора и фтористых соеди-
нений. Попадание этого дыма в глаза приведет к их химическому ожогу.
Когда счищаете изоляцию кусачками, то провод зажимаете пинце-
том одной рукой, а другой легко сжимаете кусачками (НЕ ДОСТАВАЯ
ДО ЖИЛОК) и тянете изоляцию. Если кусачки острые, то изоляция
легко слезает.
Совет.
Нужно держать кусачки плоской частью, направленной от провода,
чтобы срезаемая изоляция упиралась в эту плоскую часть, а не
зажималась стороной, заточенной на угол.
228
Энциклопедия начинающего радиолюбителя
Нельзя сильно сжимать при этом кусачки, то есть они не должны
ни в коем случае оставлять надрезы и вмятины на медных жилах.
Совет.
Если при зачистке у вас оторвалось несколько жилок вместе с изо-
ляцией или вы заметили вмятины от кусачек, то обрежьте провод
и снова зачищайте конец.
Особенно трудно пинцетом держать фторопластовый провод, так
как последний всегда мылкий на ощупь. Пинцет с гладкими губками
может не удержать провод. Пинцет с зубчатыми губками может повре-
дить изоляцию или жилки.
В данном случае желательно не использовать пинцет с тонкими
кончиками, так как площадь зажима будет мала, и придется нажимать
сильнее и может быть и это не поможет.
Совет.
Если провод выскальзывает, то лучше накрутить его на кончик
пинцета, чтобы увеличить площадь трения.
В любом случае пинцет с широкими губками предпочтителен, как
меньше травмирующий провод.
Обычная канифоль
Обычная канифоль — твердая и прозрачная, Лохожая на леденец,
легко плавится паяльником, хотя некоторые растворяют ее в спирту для
удобства капания на детали пипеткой. Канифоль еще продается в мага-
зине музыкальных товаров для натирания смычков. Для обычной пайки
достаточно простой канифоли, а кислотный флюс придержите для
труднопаяющихся деталей. Он содержит соляную кислоту. Поучитесь
пока с ней, с живой канифолью. Чем чище воздух, тем лучше.
Совет.
Канифоль расходуют немного, а не суют в нее паяльник и не задым-
ляют всю комнату.
Пары канифоли не особо полезны, поэтому не паяют в комнатах
без окон. Должна быть тяга, но не охлаждающая паяльник. Например,
Глава 4. Берем в руки паяльник
229
открытая форточка здорово задувает паяльник, поэтому не так про-
сто обустроить себе удобное и безопасное рабочее место. Нужно про-
ветривать после пайки или при долгой пайке.
Есть такое правило.
Практически на Vкаплю припоя достаточно чуть коснуться кани-
фоли, то есть она расходуется в 10 раз меньше, чем припой. Она
нужна только для тонкой смазки поверхности двух контактов.
А куда сначала паяльник вставлять? В канифоль или в припой?
Не вставлять, а касаться. Когда залуживаешь конец паяльника первый
раз, то сначала в канифоль, чтобы медь не окислялась, а потом суешь в
припой и отрезаешь паяльником капельку от припоя и трешь ее на старой
плате, пока кончик не покроется равномерным блестящим слоем припоя.
Бывает припой, изготовленный в виде тонкой проволоки (тру-
бочки) с флюсом.
Если на плате полно припоя, то можно и не тыкать в припойную
проволоку — для первого залуживания паяльника вполне хватит.
Можно тыкать в канифоль несколько раз — это не страшно. Просто
не задымляй комнату.
|Это интересно знать.
Припой тебе тоже могут подсунуть дешевый, но тугоплавкий,
который ты не сможешь расплавить маломощным паяльником.
Также на любом радиорынке или в радиомагазине есть легкоплавкий
припой (сплав Вуда). Он расплавляется в горячем чае, можно купить кусок
для хохмы, отлить из него чайные ложечки в гипсовой форме и разыгры-
вать друзей!!! Есть и довольно дорогие припои на основе серебра.
Итак, в первый раз нужно выяснить, через какое время паяльник пере-
гревается. Если через пять-десять минут после включения им уже невоз-
можно паять (припой слетает, а кончик окисляется, — чернеет), то нужен
электронный терморегулятор или хотя бы трансформатор с переключа-
телем или плавной регулировкой. Об этом — в следующем разделе.
Когда все отлажено, то включаешь его, и через 5—7 минут паяешь,
не думая о паяльнике, то есть паяльник становится как бы продолже-
нием руки.
230
Энциклопедия начинающего радиолюбителя
Можно паять и перегревающимся паяльником без регулятора, но
тогда его периодически нужно выключать. Но паяльник быстро осты-
вает. В общем, не так просто поддерживать нужную температуру, поэ-
тому этот метод применяется редко, не для качественных паек, а по
необходимости.
Пайка радиодеталей на плату
Перед пайкой радиодетали, ее следует подготовить. С помощью
узких плоскогубцев согните выводы детали таким образом, чтобы они
входили в отверстия платы.
Совет.
Полезно иметь специальное приспособление для гибки выводов дета-
лей под определенные расстояния между монтажными отверстиями.
Вставьте деталь в отверстия на плате. При этом следите за правиль-
ным размещением (полярностью) детали, например, диодов или элек-
тролитических конденсаторов. После этого слегка разведите выводы
с противоположной стороны платыЛ чтобы деталь не выпадала из
своего места. Не следует разводить выводы слишком сильно. Перед
пайкой еще раз протрите жало паяльника о влажную губку!
Расположив жало паяльника между выводом и платой, как изобра-
жено на рис. 4.10, а, разогрейте место пайки. Время разогрева должно
составлять не более 1-2 с, чтобы не вывести из строя деталь или плату.
Через 1-2 с поднесите припой к
месту пайки (рис. 4.10, б). При касании
припоем жала паяльника может брыз-
нуть флюс. После того, как необходи-
мое количество припоя расплавится,
отведите проволоку от места пайки.
Подержите жало паяльника в течение
секунды у места пайки, чтобы припой
равномерно распр еделился по месту пайки. После этого, не сдвигая
деталь, уберите паяльник и подождите несколько мгновений, пока
место пайки не остынет окончательно.
Теперь можно отрезать излишки выводов с помощью бокорезов.
При этом следите за тем, чтобы не повредить место пайки.
Рис. 4.10. Этапы пайки
Глава 4. Берем в руки паяльник
231
Проверьте место пайки! Качественное место пайки соединяет
контактную площадку и вывод детали, имеет гладкую и блестящую
поверхность.
Если место пайки имеет сферическую форму или имеет связь с
соседними контактными площадками, разогрейте место пайки до
расплавления припоя и удалите излишки прйпоя. На жале паяльника
всегда остается небольшое количество припоя.
Если место пайки имеет матовую поверхность и выглядит исца-
рапанным, то говорят о «холодной пайке». Разогрейте место пайки
до расплавления припоя и дайте ему остыть, не сдвигая детали. При
необходимости добавьте немного припоя.
После этого можно удалить остатки флюса с платы с помощью под-
ходящего растворителя. Эта операция не является обязательной, ведь
флюс может оставаться на плате. Он не мешает и ни в коем случае не
влияет на функционирование схемы.
Оптимальное прогревание места спаивания деталей
Если вы паяете транзистор, придерживайте пинцетом его выводы во
избежание их перегрева. Если нужно спаять концы двух залуженных
проводников, плотно сдавите их друг с другом и до места их соприкос-
новения дотроньтесь паяльником с каплей припоя на конце жала.
Как только поверхность прогреется, припой растечется и заполнит
промежутки между проводниками. Плавным движением паяльника
распределите припой равномерно по всему месту спаивания.
Это интересно знать.
Продолжительность пайки не должна превышать 5 с. Припой
быстро твердеет и крепко соединяет детали. Однако не стоит
сдвигать с места спаянные проводники еще в течение 10 с.
Во время монтажа нужно учитывать, что, налаживая конструкции,
приходится перепаивать проводники или заменять детали. Например,
концы деталей, которые соединяются с общим проводником в соот-
ветствии со схемой, следует припаивать не в одной точке, а на некото-
ром расстоянии один от другого.
Совет.
Не рекомендуется закручивать концы деталей вокруг проводника.
232
Энциклопедия начинающего радиолюбителя
Использование паяльной пасты
При пайке в домашних условиях припой обычно наносят с помо-
щью горячего паяльника. Контролировать количество расплавлен-
ного припоя, переносимого паяльником, крайне затруднительно: оно
зависит от температуры плавления припоя, температуры и чистоты
жала и от других факторов.
Не исключено при этом попадание капель расплавленного припоя на
проводники, корпуса элементов, изоляцию. Это заставляет вести работу
крайне осторожно и аккуратно, и все же бывает трудно добиться хоро-
шего качества пайки. Облегчить пайку и улучшить ее можно с помощью
паяльной пасты. Для приготовления пасты напильником измельчают
припой и смешивают его опилки со спирто-канифольным флюсом.
Количество припоя в пасте подбирается опытным путем. Если паста
получилась слишком густой, в нее добавляют спирт. Хранить пасту
нужно в плотно закрывающейся посуде. На место пайки пасту наносят
небольшими дозами металлической лопаточкой.
И Это интересно знать.
Применение паяльной пасты позволяет избежать перегрева мало-
габаритных деталей и полупроводниковых приборов.
При сращивании проводов, трубок, стержней, когда нет возможности
воспользоваться электрическим паяльником, применяют «паяльную
ленту». Чтобы изготовить паяльную ленту, необходимо сначала соста-
вить пасту из порошка припоя, канифоли и вазелина. Порошок полу-
чают путем опиливания прутка припоя напильником с крупной насеч-
кой (мелкая забивается припоем). Приготовленную пасту наносят тон-
ким слоем на миткалевую ленту. Место пайки обматывают в один слой
«паяльной лентой», смачивают бензином или керосином и поджигают.
Соединяемые поверхности желательно предварительно облудить.
надеть на его жало свернутую в спираль мед-
ную проволоку так, как показано на рис. 4.11.
Рис. 4.11. Приспособление
к паяльнику для пайки
мелких деталей
Глава 4. Берем в руки паяльник
233
Конец этой проволоки должен быть заточен по такой же форме, как и
жало обычного паяльника, советует сайт http://transistor.3dn.ru.
Распайка
Распайка, хотя в это и трудно поверить, может быть немного
проще пайки. Распаять контакт может почти каждый, но не повре-
дить компоненты и проводники печатной платы очень нелегко. Для
распайки надо иметь приспособления для отсасывания расплавлен-
ного припоя.
Это может быть резиновый сжимающийся шар («груша»), снабжен-
ный соответствующим наконечником. После расплавления припоя
отпускают до этого сжатую «грушу», происходит всасывание припоя
внутрь ее. Для этих же целей можно использовать медную оплетку,
заполненную флюсом. Ее подносят к расплавленной точке, нагревают
паяльником, и расплавленный, припой проникает внутрь оплетки
благодаря капиллярному эффекту.
Типичные ошибки начинающих радиолюбителей
Начинающие радиолюбители касаются места пайки только кон-
чиком жала паяльника. При этом к месту пайки подводится недоста-
точно тепла. Опытный радиолюбитель обладает чувством оптималь-
ной теплопередачи. Он прикладывает жало паяльника таким образом,
чтобы между ним и местом пайки образовалась как можно большая
площадь контакта. Кроме того, он очень быстро вводит между жалом
и деталью немного припоя в качестве теплопроводника.
Начинающие радиолюбители расплавляют немного припоя и с
некоторой задержкой подводят его к месту пайки. При этом часть
флюса испаряется, припой не имеет защитного слоя, поэтому на нем
образуется оксидная пленка.
Это интересно знать.
Профессионал, напротив, всегда касается места пайки одновре-
менно паяльником и припоем. При этом место пайки обволакивается
каплей чистого расплава еще до того, как флюс успеет испариться.
Начинающие радиолюбители часто не уверены, не перегрето ли
место припоя. Они слишком рано отводят жало паяльника от места
234
Энциклопедия начинающего радиолюбителя
пайки, затем вынуждены опять подводить его для подогрева, вновь
отводят.
Результатом является серое место пайки с неровными границами,
так как соединяемые детали были нагреты недостаточно сильно, а сам
процесс длился слишком долго, и колофоний успел испариться.
п| Это интересно знать.
® ® Мастер, напротив, нагревает место пайки быстро и интенсивно и
завершает процесс резко и окончательно.
Еще ошибка начинающих радиолюбителей — компоненты паяют,
а потом откусывают лишнюю длину ножек (http://interlavka.narod.
ru/novenkim/nov06.htm). При этом качественного контакта добиться
сложно. Повышенный теплоотвод и усложненный доступ жала к месту
пайки только ухудшают образование надежного соединения.
Совет.
Формуйте выводы компонентов и обрезайте их перед пайкой.
При правильной технологии олово будет «обтекать» контакт само-
стоятельно. Обращайте внимание на состояние выводов компонентов:
серые матовые выводы — окисленные. Придется лудить с флюсом.
Будьте осторожны, ведь можно пережечь компонент.
4.10.	Соединение различных металлов
Начинаем паять
Паяльник приобретен, инструменты и необходимые материалы
готовы. Вы удобно разместились за столом в хорошо освещенном и
хорошо проветриваемом помещении. Паяльник расположился на
удобной подставке, предотвращающей его случайное падение, все
легковоспламеняющиеся материалы и жидкости убраны от него
подальше. Можно включить его в розетку и начинать.
Для начала несколько простейших правил, соблюдение которых
позволит вам получить качественную пайку:
♦	поверхности перед пайкой должны быть тщательно зачищены
до блеска;
Глава 4. Берем в руки паяльник
235
♦	соединяемые детали должны перед пайкой иметь хороший ме-
ханический контакт друг с другом;
♦	во время пайки соединяемые детали необходимо прогреть до
температуры плавления припоя, чтобы он равномерно растекал-
ся по поверхности.
Соединение двух проводов
Например, возникла необходимость соединения двух проводов.
Для начала надо зачистить кончики, распушить медные жилки, пере-
плести их и произвести плотную скрутку и нанести на спаиваемый
участок несколько капель флюса или выдавить немного флюс-геля.
Затем взять на жало паяльника каплю припоя, разогреть место
пайки так, чтобы припой пропитал скрученные проводники.
Для изоляции места пайки можно применить изоленту, но лучше
воспользоваться термоусадочной трубкой, которую надевают поверх
соединения и слегка подогревают, чтобы она сжалась и надежно
зафиксировалась на месте пайки.
Совет.
Обсаживать трубку удобнее всего горячим воздухом из паяльного
или строительного фена.
Если такой возможности нет, то трубку можно нагревать над пле-
менем газовой горелки, спиртовки или зажигалки. Но тут надо быть
действовать осторожно и не перегреть. Не подносите термоусадочную
трубку близко к пламени. Она может закоптиться. Кроме того что это
портит внешний вид, осажденная сажа снижает электрическую проч-
ность изоляции.
Пайка сетевого разъема
Перед пайкой делаем надежную скрутку проводов на контактных
лепестках разъема. Далее пропаиваются все соединения.
Совет.
|В] Припоя не жалеть, он должен равномерно пропитать скрученные
проводники и залить отверстия в контактных лепестках.
236
Энциклопедия начинающего радиолюбителя
Потом надежно изолируем места пайки термоусадочной трубкой.
Надеюсь, не надо объяснять, сколько бед может наделать отвалив-
шийся от разъема плохо изолированный провод под напряжением
220 В внутри вашего усилителя или, например, компьютера.
Будьте осторожны.
При распайке сетевых разъемов и проводов качеству пайки и изоля-
ции надо уделять особое внимание.
Пайка мелких деталей, имеющих пластмассовый корпус
Пайку таких деталей надо производить с особой аккуратностью.
Возьмем, к примеру, светодиод. Они сейчас применяются повсеместно
в качестве индикаторных элементов или как элементы подсветки.
Корпус светодиода сделан из прозрачной пластмассы. При сильном
нагреве выводы светодиода могут просто отвалиться или произойдет
помутнение прозрачного пластика, из которого выполнен светодиод.
Будьте осторожны.
Паять светодиоды надо на расстоянии не менее 5 мм от корпуса.
Время пайки не должно превышать 3—5 с.
Вывод между местом пайки и корпусом светодиода надо зажать
пинцетом. Пинцет будет отбирать от вывода лишнее тепло, предот-
вращая перегрев
После пайки выводы светодиода надо надежно изолировать.
В таком виде светодиод не страшно размещать в любом месте систем-
ного блока не боясь замыкания.
Все эти рекомендации в равной степени относятся и к другим элек-
тронным компонентам, имеющим пластмассовый корпус, начиная с
конденсаторов, кончая транзисторами.
Пайка свободных проводов и электронных компонентов
Пусть необходимо соединить светодиод с ограничивающим рези-
стором и припаять к ним питающий кабель. Здесь не используются
монтажные штифты, платы или другие вспомогательные элементы.
Необходимо выполнить следующие операции.
Глава 4. Берем в руки паяльник
237
Шаг 1. Снять изоляцию с концов провода. Тонкие медные прово-
дники абсолютно чисты, так как они были защищены изоляцией от
кислорода и влажности.
Шаг 2. Скрутить отдельные проводки жилы. Таким образом, можно
предотвратить их последующее разлохмачивание.
Шаг 3. Залудить концы проводов. Во время лужения разогретое
жало паяльника необходимо подвести к проводу одновременно с при-
поем. Провод необходимо хорошо разогреть, чтобы припой равно-
мерно распределился по поверхности жгута. Легкое потирание жалом
помогает распределению припоя по всей длине лужения.
Шаг 4. Укоротить выводы светодиода и резистора и также залудить
их. Хотя выводы и лудились при изготовлении радиоэлементов, но
в процессе хранения на них мог образоваться тонкий слой окислов.
После лужения поверхность вновь будет чистой. Если используются
очень старые радиодетали, выпаянные из каких-либо плат, на них, как
правило, сильно окислены. Выводы таких деталей перед лужением
необходимо очистить от окислов, например, поскрести их ножом.
Шаг 5. Удерживая соединяемые выводы параллельно друг другу,
нанесите на них небольшое количество расплавленного припоя.
Место пайки должно прогреваться быстро, расход припоя при этом —
2—3 мм (при диаметре 1,5 мм). Как только припой равномерно запол-
нит промежутки между соединяемыми выводами, необходимо быстро
отвести паяльник. Место пайки должно оставаться в покое, пока при-
пой не затвердеет полностью. Если детали сдвинутся раньше, то в
пайке образуются микротрещины, снижающие механические и элек-
трические свойства соединения.
Пайка микросхемы на печатную плату
Пайка радиодеталей в плату требует меньших усилий, чем соедине-
ние свободных проводов, так как отверстия в плате служат хорошим
фиксатором припаиваемой детали. Однако и здесь результат зависит
от опыта и удачи. Первая схема или первый проект, собираемый на
макетной плате, скорее всего, завершится крахом еще на первых про-
паянных точках, которые будут выглядеть так, как будто это сплош-
ной проводник... Но после нескольких упражнений каждое соедине-
ние будет выглядеть все лучше и лучше.
Как добиться равномерно хороших соединений. Итак, перейдем к
описанию отдельных шагов.
238
Энциклопедия начинающего радиолюбителя
Шаг 1. Припой и жало паяльника подводятся к монтажной точке
одновременно. Жало паяльника должно касаться как обрабатывае-
мого вывода, так и платы.
Шаг 2. Положение жала паяльника не изменяется, пока припой не
покроет равномерным слоем все место контакта. В зависимости от
температуры паяльника это продолжается от полусекунды до секунды.
За это время происходит достаточный нагрев места пайки.
Шаг 3. Теперь жало паяльника следует обвести по полукругу вокруг
обрабатываемого контакта, одновременно перемещая припой во
встречном направлении. Таким образом, на место пайки наносится
еще около 1 мм припоя. Место пайки нагрето настолько, что распла-
вившийся припой под действием сил поверхностного натяжения рав-
номерно распределяется по всей контактной площадке.
Шаг 4. После того, как необходимое количество припоя нанесено
на место пайки, можно отвести проволоку припоя от места пайки.
Шаг 5. Быстрый отвод жала паяльника от места пайки. Пока еще
жидкий и покрытый тонким слоем флюса припой обретает свою окон-
чательную форму и застывает.
Если жало паяльника имеет оптимальную температуру, весь про-
цесс продолжается не более одной секунды. И после небольшой прак-
тики все точки пайки начнут походить друг на друга как две капли
воды.
Техника соединения лакированным проводом
Существует два основных варианта сборки (экспериментальных)
радиоэлектронных схем в домашних условиях:
♦	полосковые платы;
♦	растровые платы с выполнением соединений лакированным
проводом.
Техника соединений лакированным проводом годится также и для
более крупных проектов. При этой технике тонкие лакированные про-
водники прокладываются между точками пайки.
Лаковое покрытие отжигается в тех местах провода, где должна
производиться пайка. Итак, лакированный провод должен быть про-
ложен между двумя имеющимися точками пайки.
Шаг 1. Первый конец провода припаивается в необходимое место.
В зависимости от температуры паяльника требуется от одной до трех
секунд, пока лак не расплавится. Остатки оплавленного и выгорев-
Глава 4. Берем в руки паяльник
239
шего лака налипают на жало паяльника, которое необходимо регу-
лярно очищать и залуживать свежим припоем.
Шаг 2. Провод протягивается ко второму месту пайки и огибается
вокруг него таким образом, чтобы образовался острый угол, указы-
вающий на место на проводе, которое будет припаиваться.
Шаг 3. Припаивается место отгиба. Эта операция длится дольше
вышеописанной, так как теперь приходится обрабатывать покрытый
лаком участок, имеющий худшую теплопроводность по сравнению
с чистым концом провода. Однако и здесь с некоторой долей терпе-
ния и припоя можно расплавить лак и залудить провод на участке в
несколько миллиметров.
Шаг 4. Производим пайку второго конца провода.
Шаг 5. В заключение натяните свободный конец провода и отогните
его несколько раз в разные стороны, пока он не обломится в точности
по месту пайки. На этом выполнение соединения завершено, — можно
переходить к следующему.
Перед пайкой на плате
Прежде чем приступить к пайке, разберитесь с платой. Если вы
делали ее самостоятельно, то, скорее всего, она без паяльных покры-
тий: голая медь. Перед пайкой все контактные площадки придется
облудить: покройте их флюсом и нанесите олово паяльником так,
чтобы не закрыть отверстия в плате.
При правильно подобранной температуре и хорошем флюсе, олово
с жала паяльника само «обтечет» всю контактную площадку, как
только вы ее коснетесь.
Совет.
Цпгн Не стоит брать на жало паяльника огромные капли олова: касае-
ЯИ8И“ тесь жалом прутка, и через секунду на жале будет необходимое
количество.
Плата, покрытая оловом (промышленного изготовления), избавляет
от этой работы, но и стоит соответственно. Плата готова? При необхо-
димости удалите остатки флюса, и можете приступать к пайке.
240
Энциклопедия начинающего радиолюбителя
Пайка печатных плат
Печатная плата сильно облегчает процесс изготовления радио-
схемы. Все электрические соединения выполнены дорожками из мед-
ной фольги. Детали надежно закреплены и не боятся вибраций.
Вставляем деталь в нужное место платы и подбираем нужную глу-
бину посадки. Наносим флюс маленькой кисточкой.
Берем паяльником немного припоя и подносим к месту пайки
таким образом, чтобы плоскость жала была обращена к детали, а сам
паяльник находился под углом 45 градусов.
Это интересно знать.
| При хорошем флюсе, нормальном припое и нормально нагретом
паяльнике пайка одной контактной площадки занимает около
секунды.
Правильно выполненная пайка не должна иметь каких-либо наплы-
вов, трещин и должна блестеть.
Торчащие ножки ликвидируем кусачками. После окончания мон-
тажа и выполнения пуско-наладочных работ, протираем плату спир-
том. Применение ацетона не рекомендую, некоторые детали и про-
вода могут пострадать. Ну а элементы, содержащие механику, такие
как реле, тумблеры и подстроечные резисторы, вообще нельзя мыть
ничем, их впаивают после промывки.
Совет.
Для начинающих рекомендую начать с опытов на макетной плате.
Подбираем оптимальное расположение деталей. Отпиливаем
кусочек платы нужного размера, впаиваем компоненты. Соединения
делаем тонким проводом. Не забываем про перегрев. Работаем акку-
ратно и внимательно, чтобы случайно не замкнуть соседние контакты.
Иногда полезно проверить замыкание дорожек тестером, иногда на
свет видно. Учимся и тренируемся.
А сколько приятных минут (часов, дней) вы проведете в поисках
неправильного соединения!
Еще одна хитрость напоследок. Сейчас расскажу, как выпаять
радиодеталь из платы, или устранить досадное замыкание контакт-
ных площадок микросхемы.
Глава 4. Берем в руки паяльник
241
Для этого понадобится кусочек медной оплетки от экранирован-
ного провода. Прикладываем оплетку в нужное место, капаем флюса,
прижимаем паяльник. Припой впитался в нее.
Остается покачать все ножки пинцетом и извлечь деталь. Для этой
цели есть и специальные оловоотсосы, отмечается на http://datagor.ru/.
Замена резисторов, транзисторов в обычных платах
Рассмотрим такие транзисторы, которые имеют проволочные
ножки и впаиваются в отверстия на плате. Отпаять такой компонент
(особенно если это конденсатор, резистор или транзистор — детали,
имеющие 2-3 вывода) проблем не составляет. Достаточно прогреть с
обратной стороны платы контактные площадки и при помощи пин-
цета выдернуть элемент из платы.
Перед пайкой нового элемента необходимо прочистить от припоя
отверстия. Вот тут то и приходит на помощь иголка от шприца. Игла
сделана из нержавеющей стали, к которой припой не прилипает. Ею
очень удобно прочищать отверстия в печатных платах.
Совет.
Чтобы случайно не повредить металлизацию отверстий в много-
слойных платах, кончик иголки лучше затупить при помощи над-
филя или точильного круга.
Замена микросхем в обычных платах
Что делать, если требуется выпаять микросхему, имеющую много
выводов. Например, микросхему с 16 ножками. Вариантов тут
несколько.
Вариант 1. При использовании термовоздушной паяльной станции
достаточно просто прогреть до температуры плавления припоя весь
участок, на котором запаяна микросхема, и пинцетом вытащить ее из
платы.
Вариант 2. Можно воспользоваться специальной широкой насад-
кой на жало паяльника,, которая прогревает одновременно сразу все
выводы микросхемы.
Вариант 3. Если же пользоваться обычным паяльником, то тут
снова на помощь придет игла. Иголку надевают на торчащий кончик
вывода, нагревают паяльником контактную площадку и, слегка вра-
242
Энциклопедия начинающего радиолюбителя
щая иглу, надевают ее на вывод. Потом дают остыть припою и уби-
рают иглу. Вывод оказывается освобожденным от припоя. Повторив
такую операцию несколько раз (по количеству выводов микросхемы)
ее можно будет легко снять с платы.
Замена SMD компонентов на платах
SMD — Surface Mounted Devices — компоненты для поверхност-
ного монтажа — так расшифровывается эта английская аббревиатура.
Они обеспечивают более высокую, по сравнению с традиционными
деталями, плотность монтажа. К тому же монтаж этих элементов,
изготовление печатной платы оказываются более технологичными и
дешевыми при массовом производстве. Поэтому эти элементы полу-
чают все большее распространение и постепенно вытесняют класси-
ческие детали с проволочными выводами.
Очень часто встает задача пайки этих SMD компонентов. Если
раньше они встречались в основном на компьютерных платах, то сей-
час поверхностный монтаж можно встретить и в усилителях и в мало-
габаритных приемниках и другой бытовой технике.
Для работы с такими деталями удобнее всего, конечно, воспользо-
ваться горячим воздухом. Термовоздушные паяльные станции как
раз и предназначены для такого вида работ. Направляем струю нагре-
того воздуха на подлежащий замене элемент и после разогрева при-
поя просто снимаем пинцетом деталь с платы. Температура плавления
припоя, используемого для поверхностного монтажа, как правило,
лежит в пределах 180—200 °C.
Будьте осторожны.
Во избежание повреждения элементов температуру воздуха на выходе
из паяльного фена не рекомендуется делать выше250—300 °C.
Пайка таких мелких деталей требует аккуратности. Прежде чем
браться за перепайку рабочей платы, желательно потренироваться на
неисправной, подобрав температурный режим фена и напор воздуха.
Будьте осторожны.
Сильный напор может сдуть соседние элементы с платы.
Глава 4. Берем в руки паяльник
243
Припаивать детали горячим воздухом тоже очень просто.
Необходимо положить на предварительно смоченные флюсом кон-
тактные площадки припаиваемый элемент и, придерживая его игол-
кой или пинцетом, нагреть до расплавления припоя, который надежно
зафиксирует деталь.
Что делать, если необходимо произвести пайку SMD компонен-
тов, а под руками нет паяльного фена. Мелкие детали можно паять и
обычным паяльником. На подлежащую замене деталь капаем капельку
флюса, рядом с ней ложйться кусочек припоя.
Затем паяльником расплавляется припой таким образом, чтобы
капелька припоя охватывала оба конца детали. Деталь снимается пин-
цетом.
Совет.
нам поможет специальная оплетка для удаления припоя. Она пред-
ставляет собой сплетенный из тонких медных проводов жгутик.
На проводки наносится флюс и прижимается паяльником к месту
пайки. Оплетка, как губка, впитывает расплавленный припой, остав-
ляя на контактных площадках только тончайший слой.
Припаять новый элемент большого труда не составит. Его надо
положить на контактные площадки и, набрав на паяльник небольшое
количество припоя, прикоснуться к выводам элемента.
Будьте осторожны.
Не забудьте перед установкой детали нанести на контактные
площадки немного флюса.
Гораздо больше проблем возникает, когда надо припаять микро-
схему, имеющую большое количество близкорасположенных выводов.
При помощи паяльной станции операция по пайке занимает несколько
минут. Микросхема устанавливается на плату. Выводы тщательно пози-
ционируются на контактных площадках, предварительно покрытых
тонким слоем флюса, и сверху горячим воздухом производиться нагрев
до плавления припоя. Это быстрый и удобный способ пайки.
Но и здесь можно обойтись обычным паяльником. Микросхема
устанавливается на предварительно зачищенные контактные пло-
щадки и тщательно позиционируется.
244
Энциклопедия начинающего радиолюбителя
Совет.
Чтобы во время пайки микросхема не сдвинулась, можно прихва-
тить припоем крайние ножки. Потом пропаиваются все выводы.
Теперь требуется удалить излишки припоя и устранить перемычки
между выводами. Для этой цели опять можно воспользоваться оплет-
кой для удаления припоя. Оплетка прижимается горячим паяльником
к выводам микросхемы. Излишки припоя впитываются в оплетку.
Остается только минимальное количество припоя, необходимое для
надежного крепления микросхемы к контактным площадкам.
После удаления излишков припоя необходимо внимательно осмо-
треть выводы микросхемы на предмет отсутствия замыканий (лучше
воспользоваться для этого увеличительным стеклом). Пайка выглядит
почти как заводская.
Со временем, если не забросите это увлекательное и интересное
занятие вы приобретете еще и столь необходимый в любом деле опыт.
Сможете самостоятельно решить какой еще дополнительный инструмент
вам понадобиться, какие расходные материалы лучше использовать.
Совет.
Зайдите на сайт одного из ведущих производителей паяльного обо-
рудования немецкой фирмы Ег$а http://www.ersa.com/ или его россий-
скую версию http://www.ersa.ru/. Там можно найти много интересной
информации о новейших технологиях в области пайки, о применяе-
мом оборудовании и о приемах работы с различными видами паяль-
ников.
SMD-адаптер
При разработке прототипов все чаще возникают проблемы, свя-
занные с тем, что необходимая микросхема доступна только в корпусе
для поверхностного монтажа. Начиная с расстояния между выводами
0,65 мм, выполнение соединений с помощью лакированного провода
требует много сил и времени. Однако все необходимые соединения
удается выполнить в домашних условиях, используя адаптерные
платы TSSOP. На интересном сайте http://fi-com.ru/ с иллюстрациями
показано, как используется этот SMD-адаптер (рис. 4.12). Там рассма-
тривается ЦАП DAC6573 в 16-выводном корпусе TSSOP.
Глава 4. Берем в руки паяльник
245
Шаг 1. Сначала необходимо
осторожно припаять микросхему
к адаптеру за два вывода по диа-
гонали. На этом шаге необхо-
димо обеспечить, чтобы выводы
микросхемы располагались в точ-
ности над дорожками адаптера.
Добившись этого, покройте все
-	Рис. 4.12. Внешний вид платы
выводы большим количеством	SMD-adanmepa
припоя.
Шаг 2. Затем излишки припоя удаляются с места пайки с помощью
литцы. Большая часть припоя впиталась в литцу. На плате осталось
ровно столько припоя, сколько необходимо для обеспечения надеж-
ного электрического и механического соединения.
Имеются различные возможности перехода на главную плату
или экспериментальную плату. Растровые отверстия имеют диаметр
0,8 мм. Стандартные монтажные штекеры не входят в них, однако пре-
цизионные штекеры с цилиндрическими ножками — которые могут
вставляться и в панельки микросхем — имеют необходимый диаметр.
Впрочем, часто можно обойтись и простыми отрезками проводов.
Здесь необходимые соединения выполнены с помощью отрезков
серебряного провода диаметром 0,6 мм.
Микросхема имеет и другие выводы, однако некоторые из них сое-
динены с массой, другие — с линией питания и разводятся на самом
адаптере. Кроме того, на плате адаптера был смонтирован блокирую-
щий конденсатор.Готово!
Получившаяся «большая» микросхема теперь может быть встав-
лена в лабораторную монтажную плату или впаяна в большую плату.
SMD-адаптеры и лабораторные монтажные платы можно приобрести,
например, в интернет-магазинах.
Блиц-пайка SMD-компонент в домашних условиях
Работая с SMD-компонентами, радиолюбители обязательно стал-
киваются с проблемой их пайки. Опытом с читателями делится А. В.
Черномырдин (aka chavl961). Столкнувшись однажды с необходимо-
стью пайки более тысячи компонент (что растянулось на три недели),
он придумал следующую технологию для пайки плат, на которых
SMD-компоненты расположены с одной стороны. Если такие компо-
246
Энциклопедия начинающего радиолюбителя
ненты есть с обеих сторон, вторую сторону придется паять руками.
Иллюстрации и подробности см. на http://chavl961.narod.ru/radio/
technology /blitz/blitz.html.
Шаг 1. Необходимо приобрести паяльную пасту, на рынке или на http://
www.promelec.ru/. Паста представляет собой порошок припоя в смеси с
хлористым цинком и какой-то вязкой структурой на водной основе.
Шаг 2. Вначале на бумажке, на которой выведен рисунок печатной
платы (лучше в натуральную величину и с указанием всех деталей) рас-
кладываем по своим местам все SMD-компоненты, которые нужно будет
припаять. Не нужно пропускать этот этап, — когда будет выполнен сле-
дующий пункт, у вас останется очень мало времени для установки ком-
понент на плату, поэтому все должно быть заранее под рукой.
Шаг 3. Протравленную печатную плату зачищают шкуркой и
покрывают с помощью кисточки паяльной пастой. Особо обратите
внимание — отверстия в плате сверлить нельзя, их нужно будет
высверлить только после пайки!
Паста должна едва покрывать дорожки, чтобы они все «просвечи-
вали» через слой пасты. Чтобы равномернее размазать пасту по плате,
очень не помешает капнуть на плату одну каплю воды. Избыток воды
крайне вреден — при ее выкипании (см. далее) детали могут сдви-
нуться с мест. Большие пустые места на плате, естественно, мазать
пастой не надо.
Пасту лучше «наковырять» со дна емкости, поскольку припой оседает
вниз, и в верхней части в основном располагается вязкая структура.
Механических усилий при «ковырянии» нужно применять мини-
мум, чтобы порошок припоя не слипся от давления (я обычно просто
переворачиваю банку и даю пасте время стечь вниз). В инструкции по
применению пасты рекомендуется работать в респираторе и в венти-
лируемых помещениях. На мой взгляд, этих рекомендаций очень даже
стоит придерживаться!
Шаг 4. На подготовленную таким образом плату перекладываем с
бумажки все компоненты по своим местам. Стремиться как-то особо
точно устанавливать компоненты не нужно, главное, чтобы выводы
компонентов попали на свои контактные площадки. Большие детали с
плоской поверхностью (например, мощные ключи) нужно при установке
слегка прижать, остальные детали каких-либо прижимов не требуют.
Шаг 5. Берем утюг — какой же радиолюбитель без утюга! Ставим
утюг подошвой вверх, устанавливаем терморегулятор в среднее поло-
жение, например, «***», включаем и ждем, пока пару раз не сработает
Глава 4. Берем в руки паяльник
247
терморегулятор (чтобы стабилизировалась температура поверхно-
сти). Правильно нагретый утюг должен плавить на подошве олово, но
не жечь плату.
Шаг 6. На поверхность утюга кладем четыре ненужных SMD-
резистора, а на них — плату с разложенными деталями (резисторы
нужны, чтобы исключить контакт платы с поверхностью утюга).
Терпеливо ждем, когда паста на поверхности начнет плавиться.
Нужно, чтобы она расплавилась по всей поверхности платы! Затем
аккуратно снимаем плату и даем ей остыть.
Будьте осторожны.
Не вздумайте что-то при этом трогать или прижимать (особенно
большие детали с плоской поверхностью) — припой немедленно из-под
них вытечет и что-нибудь обязательно замкнет—проверено!
Если пасты намазано минимально количество, никаких посто-
ронних замыканий (в том числе и под корпусами SMD-микросхем)
никогда не происходит, как это ни невероятно.
Шаг 7. Остывшую плату обязательно моем кисточкой с моющим
средством («Капля», «Фейри» и т. д.), а после этого — спиртом или
ацетоном. Если пасты было много, на поверхности платы будет масса
мелких и мельчайших шариков припоя — их все, естественно, нужно
отчистить этой же кисточкой.
Будьте осторожны.
Повторюсь еще раз — пасты должен быть минимум.
Шаг 8. Сверлим отверстия. Устанавливаем обычные компоненты.
Наслаждаемся.
Пайка получается очень аккуратная — почти как заводская.
Скорость пайки возрастает не просто в разы — на порядки.
Это интересно знать.
Главная проблема — приноровиться с температурой утюга и с
толщиной слоя пасты.
Рискну также предположить, что таким способом не стоит паять
входные каскады усилителей с высоким входным сопротивлением —
остатки пасты наверняка вожгутся в поверхностный слой платы и все
248
Энциклопедия начинающего радиолюбителя
напортят. Конечно, вместо утюга намного лучше была бы паяльная
станция с феном, если она есть.
Несколько слов о проблемах этого метода. Двухлетний опыт приме-
нения этой технологии выявил несколько проблем — и, естественно,
несколько путей их решения. Коротко перечислю их.
Проблема 1. Паять описанным способом односторонние платы
нежелательно. Причина проста — коэффициент теплового расшире-
ния меди и стеклотекстолита несколько отличается друг от друга (хотя
и немного). По этой причине при пайке изгиб платы может достигать
0,2—0,3 мм. Из-за этого она нагревается неравномерно, и края ее
слегка подгорают. К тому же у некоторых марок одностороннего сте-
клотекстолита при таком нагреве начинается внутреннее расслоение
(образование пузырей).
Выход простой — всегда использовать двухсторонний стеклотек-
столит, а неиспользуемую сторону меди просто удалять. На двухсто-
роннем стеклотекстолите описанные выше явления ни разу не наблю-
дались, да и пайка с ним получается намного более «ровная» (видимо,
из-за того, что медь с нижней стороны платы обеспечивает равномер-
ное распределение тепла по поверхности платы).
Проблема 2. При пайке могут возникать проблемы в высоковольтных
цепях. Дело в том, что при пайке на поверхности платы неизбежно оста-
ется и флюс, и мельчайшие шарики олова. На напряжениях до 50—100 В
диэлектрические свойства платы практически не ухудшаются, а вот при
более высоких напряжениях на поверхности начинается «бенгальский
огонь» с неизбежно печальными последствиями для конструкции.
Для устранения этой неприятности следует придерживаться неко-
торых правил:
♦	ни в коем случае не зачищать плату перед пайкой. Шкурка неиз-
бежно оставит следы на клеевой основе, которой была приклее-
на к стеклотекстолиту медь, и на этих бороздах обязательно ося-
дут и олово, и флюс. Вместо зачистки платы шкуркой ее необ-
ходимо перед пайкой протереть раствором кислоты (уксусной,
соляной), после чего сполоснуть;
♦	азотную и серную кислоты использовать не следует, поскольку
первая оставляет серьезные следы на меди, а вторая разрушает
основу платы;
♦	повторю рекомендацию — минимум пасты. Ее практически не
должно быть. Идеальный случай, когда после пайки все дорожки
платы блестят, но ни на одной не заметно ни одной капли припоя;
Глава 4. Берем в руки паяльник
249
♦	если плата будет работать в высоковольтных цепях, после мойки
ее желательно минут пять прокипятить в воде (это не шутка, а
абсолютно серьезная рекомендация). В воду желательно доба-
вить несколько капель уксуса. После кипячения плату следует
промыть еще раз, а затем высушить в тепле;
♦	плату обязательно нужно покрыть цапон-лаком или лаком
ISOTEMP.
Опытом работы с SMD компонентами делится в Интернете
Александр Тимошкин (TANk). Несколько слов про необходимые для
этой цели инструменты и расходные материалы. Прежде всего, это
пинцет, острая иголка или шило, кусачки, припой, очень полезен
бывает шприц с достаточно толстой иголкой для нанесения флюса.
Поскольку сами детали очень мелкие, то обойтись без увеличитель-
ного стекла тоже бывает очень проблематично. Еще потребуется флюс
жидкий, желательно использовать нейтральный безотмывочный.
В любительских условиях удобнее всего такие детали паять при
помощи специального паяльного фена или по-другому — термовоз-
душной паяльной станцией. Выбор	.
их сейчас в продаже довольно велик
и цены, благодаря нашим китайским
друзьям, тоже очень демократичные
и доступны большинству радиолю-
бителей.
Понадобится паяльник с тон-
ким жалом. Лучше, если это жало
будет выполнено по технологии
«Микроволна», разработанной	_ ,
Рис. 4.13. Внешний вид паяльника
с жалом (технология «Микроволна»)
Рис. 4.14. Габаритные размеры жал по технологии «Микроволнам
250
Энциклопедия начинающего радиолюбителя
немецкой фирмой Ersa (рис. 4.13, 4.14). Оно отличается от обычного
жала тем, что имеет небольшое углубление, в котором скапливается
капелька припоя.
Такое жало делает меньше залипов при пайке близко расположен-
ных выводов и дорожек. Настоятельно рекомендую найти и восполь-
зоваться. Но если нет такого жала, то подойдет паяльник с обычным
тонким наконечником.
В заводских условиях пайка SMD деталей производится групповым
методом при помощи паяльной пасты. На подготовленную печатную
плату на контактные площадки наносится тонкий слой специальной
паяльной пасты. Делается это, как правило, методом шелкографии.
Это интересно знать.
Паяльная паста представляет собой мелкий порошок из припоя,
перемешанный с флюсом. По консистенции он напоминает зубную
пасту.
После нанесения паяльной пасты, робот раскладывает в нужные
места необходимые элементы. Паяльная паста достаточно липкая,
чтобы удержать детали. Потом плату загружают в печку и нагревают
до температуры чуть выше температуры плавления припоя. Флюс
испаряется, припой расплавляется, и детали оказываются припаян-
ными на свое место. Остается только дождаться охлаждения платы/
Вот эту технологию можно попробовать повторить в домашних
условиях. Такую паяльную пасту можно приобрести в фирмах, зани-
мающихся ремонтом сотовых телефонов.
В магазинах, торгующих радиодеталями, она тоже сейчас, как пра-
вило, есть в ассортименте, наряду с обычным припоем. В качестве
дозатора для пасты можно воспользоваться тонкой иглой.
Будет лучше, если эту паяльную пасту набрать в шприц и через иглу
аккуратно выдавливать на контактные площадки.
На смазанные пастой контактные площадки укладываем детали.
В данном случае это резисторы и конденсаторы. Вот тут пригодится
тонкий пинцет с загнутыми ножками.
Это интересно знать.
Вместо пинцета некоторые пользуются зубочисткой, кончик кото-
рой для липкости чуть намазан флюсом. Тут полная свобода —
кому как удобнее.
Глава 4. Берем в руки паяльник
251
После того как детали заняли свое положение, можно начинать
нагрев горячим воздухом. Температура плавления припоя (Sn 63%, Pb
35%, Ag 2%) составляет 178 °C. Температуру горячего воздуха выста-
вите 250 °C и с расстояния в десяток сантиметров начийте прогревать
плату, постепенно опуская наконечник фена все ниже.
Будьте осторожны.
Осторожнее с напором воздуха — если он будет очень сильным, то
он просто сдует детали с платы.
По мере прогрева, флюс начнет испаряться, а припой из темно-
серого цвета начнет светлеть и, в конце концов, расплавиться, расте-
чется и станет блестящим. После того как припой расплавился, нако-
нечник фена медленно отводите подальше от платы, давая ей посте-
пенно остыть.
Паяльная паста, вообще говоря, может оказаться достаточно дефи-
цитной и дорогой. Если ее нет в наличии, то можно попробовать обой-
тись и без нее. Как это сделать рассмотрим на примере пайки микро-
схемы. Для начала все контактные площадки необходимо тщательно
и толстым слоем облудить.
Главное, чтобы он был распределен равномерно, а его количество
на всех площадках было одинаково. После этого все контактные пло-
щадки смачиваем флюсом и даем некоторое время подсохнуть, чтобы
он стал более густым и липким и детали к нему прилипали. Аккуратно
помещаем микросхему на предназначенное ей место. Тщательно
совмещаем выводы микросхемы с контактными площадками.
Пусть рядом с микросхемой размещаются пассивные компоненты,
например, керамические и электролитические конденсаторы. Чтобы
эти детали не сдувались напором воздуха, нагревать начинайте свы-
сока. Торопиться здесь не надо. Если большую деталь сдуть доста-
точно сложно, то мелкие резисторы и конденсаторы запросто разле-
таются кто куда.
Исправить положение можно обычным паяльником с тонким
жалом, аккуратно пропаяв подозрительные ножки. Чтобы заметить
такие дефекты пайки необходимо увеличительное стекло.
При должной степени аккуратности SMD элементы можно при-
паивать и обычным паяльником. Чтобы проиллюстрировать эту воз-
можность припаяем резисторы и пару микросхем без помощи фена
одним только паяльником. Начнем с резистора. На предварительно
252
Энциклопедия начинающего радиолюбителя
облуженные и смоченные флюсом контактные площадки устанавли-
ваем резистор. Чтобы он при пайке не сдвинулся с места и не прилип
к жалу паяльника, его необходимо в момент пайки прижать к плате
иголкой.
Потом достаточно прикоснуться жалом паяльника к торцу детали
и контактной площадке и деталь с одной стороны окажется припаян-
ной. С другой стороны припаиваем аналогично.
Совет.
Припоя на жале паяльника должно быть минимальное количество,
иначе может получиться «залипуха».
Транзисторы и микросхемы стабилизаторов припаиваются анало-
гично. Сначала к плате рекомендуется припаять теплоотвод мощного
транзистора. Тут припоя не жалейте. Капелька припоя должна затечь
под основание транзистора и обеспечить не только надежный элек-
трический контакт, но и надежный тепловой контакт между основа-
нием транзистора и платой, которая играет роль радиатора.
Во время пайки можно иголкой слегка пошевелить транзистор
иголкой, чтобы убедиться, что весь припой под основанием распла-
вился, а транзистор как бы плавает на капельке припоя. К тому же
лишний припой из-под основания при этом выдавится наружу, улуч-
шив тепловой контакт.
Теперь надо перейти к более сложной задаче — пайке микросхемы.
Первым делом, опять производим точное позиционирование ее на
контактных площадках. Потом слегка «прихватываем» один из край-
них выводов.
После этого нужно снова проверить правильность совпадения
ножек микросхемы и контактных площадок. После этого таким же
образом прихватываем остальные крайние выводы.
Теперь микросхема никуда с платы не денется. Осторожно, по
одной припаиваем все остальные выводы, стараясь не посадить пере-
мычку между ножками микросхемы.
Вот тут-то нам очень пригодится жало «микроволна» (рис. 4.14).
С его помощью можно производить пайку многовыводных микро-
схем, просто проводя жалом вдоль выводов. Залипов практически
не бывает, и на пайку одной стороны с полусотней выводов с шагом
0,5 мм уходит всего минута. Если же такого волшебного жала у вас
нет, то просто старайтесь делать все как можно аккуратнее.
Глава 4. Берем в руки паяльник
253
Что же делать, если несколько ножек микросхемы оказались залиты
одной каплей припоя и устранить этот залип паяльником не удается?
Тут на помощь придет кусочек оплетки от экранированного кабеля.
Оплетку пропитываем флюсом. Затем прикладываем ее к «заляпухе»
и нагреваем паяльником.
Оплетка как губка впитает в себя лишний припой и освободит от
замыкания ножки микросхемы. Видно, что на выводах остался мини-
мум припоя, который равномерно залил ножки микросхемы.
Соединение проводов из сплавов высокого сопротивления
Проволока из сплавов, обладающих большим удельным сопро-
тивлением, очень трудно поддается пайке. Кроме того, проволочные
резисторы во время работы в большинстве случаев сильно нагрева-
ются, что не позволяет применять обычную пайку. Значительно луч-
шие результаты дает сварка, в особенности, если приходится соеди-
нять между собой концы тонкой проволоки.
Преимущество сварки состоит в том, что для ее выполнения ника-
ких припоев не требуется. Контакт при этом получается очень надеж-
ный, так как температура нагрева свариваемых металлов значительно
выше, чем, например, у оловянно-свинцовых припоев. Поэтому в экс-
плуатации даже при сильном нагреве сваренного контакта соединение
проводов не нарушается.
Рассмотрим простой способ сварки проводов высокого сопротив-
ления. Для соединения проводов из сплавов высокого сопротивления
(нихром, константан, манганин и т. п.) можно использовать упрощенный
способ сварки без применения какого-либо специального инструмента.
Провода в месте их соединения следует зачистить, скрутить и про-
пустить через них ток такой силы, чтобы место сварки накалилось
докрасна. На это место пинцетом кладется кусочек ляписа, который
при нагревании расплавляется, в результате чего в месте соединения
возникает прочный контакт.
Соединение без паяльника тонких медных проводов
Чтобы сварить две тонкие медные проволочки, концы их зачищают
на 20 мм, складывают вместе и аккуратно скручивают. Затем место
соединения проводов нагревают спичкой до тех пор, пока не появится
шарик расплавленного металла, дающий надежный контакт.
254
Энциклопедия начинающего радиолюбителя
Заметим попутно, что в пламени спички можно соединять тонкие
медные провода и способом пайки, но без использования паяльника.
Для этого зачищенные до блеска и скрученные между собой два про-
вода следует смазать составом: порошок канифоли (25%) и оловянная
пыль (50%), смешанные с эфиром (25%). Эфир в случае необходимо-
сти можно заменить спиртом.
Смесь следует хранить в сосуде с притертой пробкой. Место соеди-
нения проводов, подготовленное этим способом, нагревается в пла-
мени спички, в результате чего происходит их прочная пайка.
Пайка нихрома
Считается, что нихром не поддается пайке. Но соединение нихрома
с нихромом, медью и ее сплавами, а также изделиями из стали можно
в отдельных случаях производить пайкой, используя флюс следую-
щего состава: вазелина — 100 г, хлористого цинка в порошке — 7 г,
глицерина — 5 г. Для обезжиривания места соединения используется
10%-ный спиртовой раствор двухлористой меди — 100 мл.
Флюс приготовляют в фарфоровой ступке, в которую сначала поме-
щают вазелин, а затем добавляют в последовательности, указанной в
рецепте, остальные компоненты, хорошо перемешивая их до получе-
ния однородной массы.
Поверхности спаиваемых деталей перед пайкой тщательно зачи-
щают шлифовальной шкуркой, а затем протирают ваткой, смочен-
ной 10%-ным спиртовым раствором двухлористой меди. После этого
поверхности смазывают флюсом, облуживают и только тогда спаи-
вают вместе. Для пайки желательно применять припой ПОС-40 или
ПОС-60.
Простейший способ соединения нагревательной обмотки
Перегоревший провод обмотки реостата или нагревательного при-
бора (нихром, никелин, константан) можно соединить следующим
способом: концы провода (в месте обрыва) вытянуть на длину 1,5 —
2 см и зачистить до блеска шкуркой. Затем из листовой стали или
алюминия вырезать небольшую пластинку, из которой сделать муфту,
надеваемую на провода в месте их соединения. Провода должны быть
скреплены предварительно обычной скруткой. В заключение муфту
плотно сжимают плоскогубцами.
Глава 4. Берем в руки паяльник
255
Пайка алюминия
Пайку деталей из алюминиевых сплавов (дюралюминия) можно
предпринимать лишь в тех случаях, когда эти детали не испытывают
больших механических нагрузок, так как место пайки имеет невысо-
кую прочность.
Как известно, трудность пайки алюминия заключается в том,
что на поверхности его очень быстро образуется прочная пленка
окисла. В различных известных способах пайки эта пленка удаляется
по-разному химическим или механическим путем.
Химическое удаление пленки производится так: место на панели,
к которому предполагается подпаять провод, зачищают. На него
аккуратно наносят две-три капли насыщенного раствора медного
купороса. Далее к панели подключают отрицательный полюс источ-
ника постоянного тока, а к положительному полюсу подсоединяют
кусок медной проволоки. Конец этой проволоки опускают в каплю
так, чтобы проволока не касалась панели. На панели через некоторое
время осядет слой красной меди, к которому (после сушки) припаи-
вают обычным способом нужный провод.
В качестве источника тока может быть применена батарейка от
карманного фонаря или аккумулятор.
Кратко рассмотрим алгоритм пайки. Покрываете место пайки
тонким слоем канифоли и сразу же натираете таблеткой анальгина.
Далее облуживаете поверхность припоем ПОС-50, прижимая к ней
с небольшим усилием жало сильно нагретого паяльника. Ацетоном
смываете остатки флюса. Снова осторожно прогреваете поверхность
и смываете флюс. Теперь можете начать пайку обычным образом.
Пайка дюралюминия
Паять дюралюминий можно также паяльником со стальным жалом,
нанося припой на дюралюминий. Спаиваемые поверхности следует
предварительно зачистить и покрыть флюсом, предохраняющим
металл от окисления. При этом в качестве флюса нужно использовать
стеарин (http://cxem.net/beginner/beginner22.php).
Очень удобны в последнем случае паяльники со съемными жалами.
К комплекту съемных медных жал разной формы следует добавить и
стальное — специально для пайки дюралюминия.
256
Энциклопедия начинающего радиолюбителя
Лужение провода в эмалевой изоляции
Для зачистки эмалированных проводов малого сечения можно
использовать полихлорвиниловую трубку. Отрезок трубки кладут на
дощечку и, прижимая провод к трубке плоскостью жала хорошо разо-
гретого паяльника, легким усилием 2—3 раза протягивают провод.
При этом одновременно происходит разрушение эмалевого покрытия
и лужение провода. Применение канифоли при этом не обязательно.
Вместо полихлорвиниловой трубки можно воспользоваться обрезками
монтажного провода или кабеля в полихлорвиниловой изоляции.
Вместо припоя — клей
Часто бывает необходимо припаять провод к детали, изготовлен-
ной из металла, трудно поддающегося пайке, например, нержавеющей
стали, хрома, никеля, сплавов алюминия и др. В таких случаях для
обеспечения надежного электрического и механического контакта
можно использовать следующий способ.
Деталь в месте присоединения провода тщательно зачищается от
грязи и оксидов и обезжиривается. Луженый конец провода обмаки-
вают в клей БФ-2 и жалом нагретого паяльника прижимают к месту
соединения в течение 5—6 с. После остывания на место контакта нано-
сят 1—2 капли эпоксидного клея и сушат до полного затвердения.
Провод типа «литцендрат»
Снимая изоляцию с проводов типа «литцендрат», необходимо быть
очень осторожным. Если хотя бы одна из жил литцендрата окажется
не зачищенной или даже не пропаянной, то добротность колебатель-
ного контура снизится во много раз (такие провода используются в
основном для изготовления катушек индуктивности). Для зачистки
литцендрата лучше всего предварительно обжечь изоляцию в пламени
спиртовки или спички, не допуская при этом оплавления проволочек,
а затем мягкой фланелевой тряпочкой, смоченной в спирте, или опу-
стив конец провода в спирт, аккуратно снять обгоревшую изоляцию.
Лак для закраски паек
После того как монтаж полностью завершен, места пайки для при-
дания монтажу законченного красивого вида можно закрасить лаком.
Глава 4. Берем в руки паяльник
257
Подходит для этих целей лак для ногтей. Но можно приготовить и спе-
циальный лак: в ацетоне или жидкости для снятия лака с ногтей рас-
творяют очищенную от эмульсии фотопленку и добавляют в раствор
несколько капель чернил для авторучек. Цвет изготовленного этим
способом лака зависит от цвета и количества влитых в него чернил.
Защита переводных надписей
При окончательной отделке своих конструкций многие радиолюби-
тели пользуются переводным шрифтом. Однако надписи, выполнен-
ные таким шрифтом, недостаточно стойки, и их необходимо каким-то
образом защитить.
Надежные результаты можно получить, если надпись сначала
покрыть тонким слоем яичного белка, а через несколько часов
сушки — уже бесцветным нитролаком. Покрытие можно выполнять
мягкой кистью.
4.11.	Радиолюбительские конструкции для
регулировки температуры жала паяльника
Для чего нужно поддерживать температуру жала паяльника
Правильно установленная температура при пайке очень важна для
обеспечения качественного паяного соединения. Многие радиолюби-
тели, которые используют паяльники с питанием от сети, знают, как
часто им приходиться менять медное жало после частого выгорания.
Во время пайки мелких деталей на маленькие контактные площадки,
контактные площадки и дорожки отслаиваются от перегрева их паяльни-
ком. Некоторые радиолюбители для пайки имеют несколько заточенных
жал, которые, в зависимости от паяльных задач, приходиться менять.
Как правило, жало для такого паяльника — это отрезки опрёделен-
ной длинны медного провода диаметром 2—4 мм. Жало таких паяль-
ников находится всегда на максимальном разогреве.
Простой способ регулировки температуры жала паяльника
Бороться с перегревом у паяльника достаточно просто. Идем в
магазин электротоваров (как правило, в тот же самый, где и поку-
258
Энциклопедия начинающего радиолюбителя
палея этот паяльник) и покупаем небольшую (размером с обычный
выключатель) коробочку светорегулятора. Ее еще очень часто назы-
вают иностранным словом диммер.
Еще нам понадобится сетевой провод с вилкой на конце и розетка
для открытой проводки. На небольшую фанерку закрепляем диммер и
розетку. Подключаем сетевой провод согласно инструкции для диммера.
В розетку мы будем включать наш паяльник, а светорегулятор у нас
превратится в регулятор температуры паяльного жала. Можно вос-
пользоваться термопарой, идущей в комплекте с дешевым китайским
цифровым тестером, и маркером примерно отградуировать положе-
ния регулятора диммера в соответствии с температурой паяльника.
Паять таким модифицированным паяльником становится намного
удобнее, а дополнительные затраты не превысят 200 рублей.
Самодельная паяльная станция
Рассмотрим устройство, напоминающее паяльную станцию, позво-
ляющее регулировать температуру жала паяльника, чтобы пайка была
удобной, а жало — долговечным.
В конструкции (рассмотренной на http://transistor.3dn.ru) исполь-
зован паяльник от паяльной станции SL-30. Его характеристики сле-
дующие:
♦	напряжение питания — 24 В;
♦	потребляемая мощность — 48 Вт;
♦	нагреватель нихромовый, марка SL-H;
♦	датчик температуры (термопара) К-типа;
♦	напряжение утечки наконечника менее 2 мВ.
Так как данный паяльник работает только от переменного или
постоянного напряжения 24 В, а датчик температуры позволят уста-
навливать желаемую температуру жала, было собрано устройство
(рис. 4.15), позволяющее реализовать данную задачу. Схема основного
блока устройства показана на рис. 4.16, а схема блока индикации тем-
пературы жала паяльника приведена на рис. 4.17.
На микросхеме DA3, резисторах R7—R9, R12 и R13 собран усилитель
напряжения термопары. Надо обратить внимание на то, что «+» термо-
пары подключается к резистору R8. Резистором R12 при регулировке
устанавливается значение 0 °C, а резистором R13 — значение 100 °C. На
микросхеме DA4.1 (1/2 LM358N), резисторах R4—R6, R10, Rll, R14 и
конденсаторе С8 собран узел установки задаваемой температуры жала
Глава 4. Берем в руки паяльник
259
Рис. 4.15. Функциональная схема устройства
паяльника. Верхний и нижний диапазон установки температуры жала
паяльника можно установить подбором резисторов R4 и R6.
На микросхеме DA4.2 (1/2-LM358N) собран компаратор.
Компаратор — это своеобразный мостик между аналоговыми и циф-
ровыми устройствами, служащий для сравнения двух уровней напря-
жения. На неинвертирующий вход 5 микросхемы подается заданное
резистором R5 напряжение в милливольтах, а на инвертирующий
вход 6 микросхемы DA4.2 подается напряжение с выхода 6 усилителя
напряжения термопары, тоже в милливольтах.
Если напряжение на инвертирующем входе 6 меньше заданного
напряжения на неинвертирующем входе 5, то на выходе микро-
схемы DA4.2 присутствует положительное напряжение, т. е. «1».
Компараторы улавливают разницу в уровнях входных напряжений
величиной в несколько десятков микровольт и менее.
С выхода 7 компаратора напряжение через резистор R18 подается
на вход 7 микросхемы DA5. Эта микросхема — таймер КР1006ВИ1. На
таймере собран генератор импульсов. Генератор применен для того,
чтобы светодиод HL1 во время работы мигал с частотой, заданной
генератором.
С выхода 3 микросхемы DA5 напряжение через резистор R21 и
транзисторVT1 через светодиод HL1 подается на анод диода оптрона
(МОС3063). Во время работы оптрона открывается симистор VS1 и
паяльник, подключенный к гнездам разъема XI, начинает нагреваться.
Наладка. Налаживается устройство следующим образом. Проверяется
напряжение на обмотке II трансформатора. Оно должно быть 24 В.
220 В
SA1
R2 360
2 М (красный)
W-
DA3
R15
240
R6
15
HL1
АЛ307БМ
DA4.2
>оо
5
2,
8
31
4
FU1
0,5А
R14
1М
R16
Юк
R5
4,7к
R4
68к
R6
1,8к
к выв
ICL7107
VD2-1N4148
DA3 -КР140УД17
DA4 - LM358N
DA5 - КРЮ06ВИ1
Х1 - типа СГ5
- Ю00мкх25 В
- ЮОмкх 16 В
- 0,1мк
С1,СЗ
С4, С5
С6 С7
R12, R13-™na СП5
DA4.1
3
DA1 7805
U1 I—
МОС3063
КЦ407А
DA2 7905
R9
15
R13 22к
_______8
R12 2,2к
Puc. 4.16. Принципиальная схема основного блока
R17I
1к|
7
VT1
КТ361
R21 f|R7
200 Mik
АЛ307ГМ
(зеленый)
R18
1,5к
С9
4,7мк
хЮВ
VD2SZ g1^
THR
TRI
CON
СЮ
0,01мк
RST
DIS
DA5
Vcc —
out-5-
GND —
260	Энциклопедия начинающего радиолюбителя
Глава 4. Берем в руки паяльник
261
Затем проверяется напря-
жение на выходе С7 и Сб.
Оно должно быть +5 В и
-5 В. В панельку вставля-
ется микросхема DA3, все
остальные панельки для
DA4 и DA5 пусты.
Согласно схеме от паяль-
ника подключается только
термопара. К разъему XI
нагревательный элемент
паяльника не подключается.
К выходу 6 микросхемы
DA3 подключается милли-
вольтметр. Жало паяльника
опускаем в лед. После того,
как показания милливоль-
тметра остановятся, рези-
стором R12 добиваются
нулевых показаний мил-
ливольтметра. После этого
жало паяльника помещаем
в кипящую воду, не касаясь
при этом корпусом паяль-
™w-------
S’* VD3
100мк	_ 7
х16В R21 Н-1—
VD3.VD4 1N4148
DA6 IGL7107
NG1...NG3 BA56-11SRWA
NG4 HP323D+
R22 |-{ZZH-
R23
R24 Н----1—
NG4
а
b
g
f
VD4S£
3, 8
R21...R24 1к
С13 ЮОмкц 38
DA6	NG1...NG3
+5 В
R26M
15кЦ
-5 В
40
39
Ст
а
b
R28 |_г-
100к^“
С14 0,22мкц 27
R29
470к
28
29
С15 0,47мк'1 зз
L-JI-34
С16 0,1 мк’1 | 32
35
36
30
к выв. 5
DA4.2
21
31
R29
470к
С17
0,1мк
26
RCr
Rr
Синт
Rhht
Свх
СО
СО
ОВа
-U0
+U0
-Вх
Общ
+Вх
-5 В
с
d
е
g
а
b
с
d
е
g
а
b
с
d
е
g
5____16
4____15
3____13
2____1_1_
8____10
6____17
7____12
23 25
16 24
24___4
15___2
18___1.
17 27
22 28
12 21
11 20
10___8
9____7
14___6
13 23
25 22
3
Рис. 4.17. Принципиальная схема
блока индикации паяльника
ника емкости, где кипит вода. Резистором R13 выставляем показания
милливольтметра 100. Процедуру по регулировке 0 и 100 мВ повторяют
несколько раз, добиваясь точности показаний.
Иногда с китайскими цифровыми тестерами идет в комплекте
термопара. С помощью такой термопары можно повысить точ-
ность настройки, хотя и предыдущая настройка достаточно точна
для домашней паяльной станции. После такой настройки вставляют
остальные микросхемы в панельки и проверяют работу всего устрой-
ства. При необходимости резисторами R4 и R6 устанавливают верх-
нюю и нижнюю границы задаваемой температуры жала паяльника.
В данной конструкции диапазон задаваемой температуры нагрева
паяльника 147—458 °C.
Печатные платы. Конструкция размещена на трех печатных пла-
тах. Эти печатные платы можно скачать с сайта http://transistor.3dn.ru.
Для оптимизации объема они в книге не приводятся.
262
Энциклопедия начинающего радиолюбителя
Размеры плат: блока питания — 70 х 51 мм; индикации темпера-
туры — 80 х 80 мм; основного блока — 105 х 75 мм.
Все платы сделаны с помощью «утюжной» технологии. При этом
использовалась бумага-подложка от самоклеящейся пленки. Рисунки
печатных проводников на сайте даны для «утюжной» технологии.
Детали. В конструкции применены постоянные резисторы
с 5% разбросом параметров МЛТ-0,125, МЛТ-0,25 и МЛТ-0,5.
Электролитические конденсаторы типа К50-6. Остальные конденса-
торы можно применить любых типов.
Микросхемы DA3 можно заменить импортным аналогом ОР-07,
DA5 — импортным аналогом NE555. Микросхема DA1 располага-
ется на небольшом радиаторе в виде пластины из дюралевого сплава.
Микросхема DA2 — без радиатора. Симистор VS1 располагается
на небольшом радиаторе. Переменный резистор R5 — СПЗ-46М.
Подстроечные резисторы R12 и R13 типа СП5. Силовой трансформа-
тор можно применить любой конструкции, но мощностью не ниже
50 Вт. Обмотка II силового трансформатора должна быть рассчитана
на ток не ниже 2 А и напряжение 24 В.
Простой регулятор температуры жала паяльника
Схема (рис. 4.18), которую представил в Интернете С. Грищенко
(Воронеж) заинтересует многих радиолюбителей своей простотой.
Подобная схема ранее публиковалась и в журнале «Радио» (1975, № 6,
с. 53). Устройство позволяет регулировать мощность паяльника от
половинной до максимальной. При указанных на схеме элементах
мощность нагрузки не должна превышать 50 Вт, но в течение часа
схема может перенести и нагрузку 100 Вт без особых последствий.
Принципиальная схема регулятора приведена на рис. 4.18. Если тири-
стор VD2 заместить на КУ201, а диод VD1 — на КД203В, мощность под-
ключаемой нагрузки можно немаловажно
увеличить. Выходная мощность минимальна в
крайнем левом (по схеме) положении движка
R2. В моем варианте регулятор смонтирован в
подставке настольной лампы методом навес-
ного монтажа. При этом экономится одна
сетевая розетка, которых вечно не хватает.
Этот регулятор работает у С. Грищенко в тече-
ние многих лет без каких-либо нареканий.
Рис. 4.18. Схема простого
регулятора температуры
Глава 4. Берем в руки паяльник
263
Терморегулирующая приставка к паяльнику
При работе с паяльником нередко возникает необходимость под-
бирать оптимальную температуру нагрева его жала. Это можно сде-
лать с помощью приставки, предложенной А. Тычининым (г. Кузнецк
Пензенской обл.). Приставка позволяет получить на нагрузке четыре
разных напряжения.
В показанном на схеме (рис. 4.19) поло-
жении паяльник питается однополупери-
одным напряжением, поэтому темпера-
тура нагрева жала минимальна.
Когда выключатель S1 стоит в поло-
жении замкнутых контактов, темпера-
тура жала возрастает, поскольку паяль-
ник теперь питается двухполупериодным
напряжением. Если же, наоборот, контакты
переключателя S1 — разомкнуты, a S2 —
замкнуты, температура жала еще больше —
Х1
<-
СО
AV1 2kV3
S2
V1...V4
Д226Б
+ С1
=4= 40мк
Х350В
2kV22kV4
Х2
со
Рис. 4.19. Схема
терморегулирующей приставки
<
ведь паяльник теперь питается пульсирующим напряжением от одно-
полупериодного выпрямителя с конденсатором фильтра.
Для дальнейшего повышения температуры надо замкнуть контакты
обоих выключателей — получится двухполупернодный выпрямитель
с фильтрующим конденсатором.
Данные деталей приведены для паяльника мощностью 40 Вт. В слу-
чае применения паяльника иной мощности надобно соответственно
изменить емкость конденсатора и подобрать диоды с другим значе-
нием выпрямленного тока.
Сенсорное выключение паяльника
Как известно, при работе с полевыми транзисторами и микросхе-
мами структуры КМОП часто возникает проблема, связанная с высо-
ким потенциалом жала паяльника, питаемого от промышленной сети
напряжения. Связанно это с тем, что полевые транзисторы и микро-
схемы, построенные по технологии КМОП, очень чувствительны к
электрическим полям. Наиболее опасными являются электрические
поля, возникающие в результате сетевых наводок при питании паяль-
ника переменным напряжением 220 В. Под действием таких полей
деталь может выйти из строя даже при кратковременном касании ее
вывода жалом включенного паяльника.
264
Энциклопедия начинающего радиолюбителя
В радиолюбительской литературе встречаются описания приемов
борьбы с этим негативным явлением, которые обычно сводятся к
понижению напряжения питания паяльника до 12—40 В или пере-
делке самого паяльника. Все эти операции относительно трудоемки и
все равно не дают полной защиты от пробоя детали.
Однако проблема может быть решена иначе (пишет Олег на http://
revolution.allbest.ru/). Ведь для того, чтобы полностью устранить вли-
яние высоковольтных наводок достаточно просто на время пайки
вывода микросхемы отключать паяльник от сети. Время пайки каж-
дого вывода любой микросхемы или транзистора должно быть как
можно меньшим, поэтому за время пайки даже нескольких выводов
жало отключенного от сети паяльника просто не успевает остывать
настолько, чтобы нельзя было осуществить качественную пайку.
Естественно, на время когда жало опускается в канифоль, на него
берется припой или просто паяльник кладется на подставку нужно не
На рис. 4.20 показана принци-
пиальная схема устройства, позво-
ляющего автоматизировать процесс
включения/отключения паяльника
на время пайки. Коммутация цепи
нагревательного элемента осущест-
вляется при помощи нормально зам-
кнутых контактов электромагнит-
ного реле Р1.
Управляется реле при помощи сен-
сорного датчика Bl, В2. В исходном
состоянии на входах логического элемента DD1 присутствует потен-
циал высокого логического уровня, а на его выходе — потенциал низ-
кого уровня. Транзистор при этом заперт, и обмотка реле обесточена,
а паяльник включен в сеть. Если коснуться пальцем электродов В1
и В2, то сопротивление между ними уменьшится, и на входе инвер-
тора DD1 выделится потенциал низкого логического уровня, а на базе
транзистора появится высокий потенциал. Транзистор откроется,
реле включится, и его контакты разомкнут цепь нагревательного эле-
мента паяльника. Конденсатор С1 и резистор R2 образуют фильтр,
устраняющий влияние на схему сетевых наводок.
В качестве сенсора можно использовать два отрезка хорошо залу-
женной медной проволоки диаметром около 0,5 мм и длиной 5—7 мм,
забывать включать его в сеть.
Рис. 4.20. Схема, обеспечивающая
сенсорное выключение паяльника
Глава 4. Берем в руки паяльник
265
которые крепятся на рукоятке паяльника в удобном месте на расстоя-
нии около 3 мм друг от друга. Способ крепления произволен и зави-
сит от конструкции ручки паяльника. Плата устройства размещается
отдельно в пластмассовом корпусе, сенсор соединяется с платой при
помощи экранированного провода. При этом оплетку провода сле-
дует соединить с общим проводом схемы. Чтобы провод не мешал при
пайке, его можно обмотать «змейкой» вокруг рукоятки паяльника,
закрепив у ее конца изолентой.
В качестве электромагнитного реле может быть использовано
любое реле, надежно срабатывающее при напряжении 9 В (например,
РЭС-37). Вместо указанной на схеме микросхемы К176ЛА7 можно
использовать любую другую микросхему структуры КМОП, на базе
которой можно построить инвертор.
Простейший переключатель мощности паяльника
По сравнению с диодом переменный резистор
и не проще, и не надежнее. Но паяльник с диодом
слабоват, а резистор позволяет работать без пере-
кала и без недокала. Где взять мощный, подходя-
щий по сопротивлению переменный резистор?
Проще найти постоянный, а выключатель, приме-
няемый в «классической» схеме, сменить на трех-
позиционный (см. рис. 4.21).
Рис. 4.21. Схема
простейшего
переключателя
мощности паяльника
Регулятор мощности паяльника на трех деталях
Повысить КПД регулятора можно
включением диода (рис. 4.22), предлагает
Ю. Бородатый (Ивано-Франковская обл.). При
этом достигается более удобный предел регу-
лирования (50—100%). Полупроводниковые
приборы можно разместить на одном радиа-
торе.
Рис, 4,22, Схема
регулятора мощности
на трех деталях
266
Энциклопедия начинающего радиолюбителя
Ступенчатый регулятор напряжения для питания паяльника
Вряд ли надобно объяснять конструктору аппаратуры, что каче-
ственную пайку можно получить лишь в узком температурном диапа-
зоне жала паяльника. Кроме того, пластмассовые ручки современных
паяльников при их перегреве нередко плавятся, от чего кожух паяль-
ника сначала разбалтывается, а потом вообще выпадает из ручки,
грозя «соответствующими бедами». Существуют различные способы
ограничения температуры паяльника:
♦	пассивные — включение последовательно с паяльником лампы
накаливания, мощного резистора или диода;
♦	активные — питание паяльника через регулятор мощности (на-
пряжения) на тиристорах, мощных транзисторах и т.п.
Предлагаемый В. Бесединым. (UA9LAQ, г. Тюмень) ступенчатый
регулятор напряжения для питания паяльника не претендует на ори-
гинальность, но позволяет простыми средствами подобрать нуж-
ную температуру жала и осуществлять его дежурное питание в паузе
между пайками. Принцип работы устройства (рис. 4.23) основан на
однополупериодном выпрямлении переменного напряжения с после-
дующим увеличением постоянного напряжения на «накопительных»
конденсаторах сглаживающего фильтра.
В исходном состоянии паяльник, подсоединенный к устройству,
выключен, поскольку переключатель SA1 пребывает в среднем (ней-
тральном) положении. Для быстрого прогрева паяльника переклю-
чатель SA1 переводят в верхнее по схеме положение, т.е. включают
паяльник непосредственно в сеть. Затем SA1 переводят в нижнее
положение, и питание паяльника производится только от положи-
тельных полуволн переменного напряжения (дежурный режим). До
рабочей температуры из этого положения паяльник разогревается за
десяток секунд после включения тумблеров SA2 и SA3.
Пайку малогабаритных деталей осуществляют при включенном
(замкнутом) SA2 и выключенном SA3. Более массивные детали паяют
при включенном SA3 и выключенном SA2. Для пайки еще более круп-
SAI.iJa
Сеть
-220 В
о-Н-
VD1
КД202Р
С2
— I
<i<SAr2
С!
=4=10мк =£=22мк -^4—47мк
ед К паяльнику
х450В	Х450В	х450В
Рис. 4.23. Схема ступенчатого регулятора напряжения для питания паяльника
Глава 4. Берем в руки паяльник
267
ных деталей замыкают оба тумблера — SA2 и SA3. Напряжение на
паяльнике составляет:
♦	без конденсатора С1 — ПО В;
♦	с конденсатором С1 —130...140 В;
♦	при включенном SA2 — 140... 160 В;
♦	при включенном SA3 — 160...180 В;
♦	при включенных SA2 и SA3 — 180...200 В.
Эти напряжения зависят как от мощности применяемого паяль-
ника, так и от фактической емкости конденсаторов С1 —СЗ и напря-
жения в сети. При недостаточном напряжении (например, при сильно
перегруженной сети) вместо одного диода устанавливают диодный
мост, а после него — набор конденсаторов.
В устройстве можно применять диоды, рассчитанные на обрат-
ное напряжение не ниже 400 В и ток 3 А, конденсаторы — с рабочим
напряжением 350—450 В. В качестве SA1 применен тумблер П2Т-2 со
средним нейтральным положением. Можно применить и обычный
галетный переключатель на три положения. SA2 и SA3 — обычные
однополюсные тумблеры, например, ТВ2-1. Количество переключае-
мых конденсаторов можно увеличить, чтобы комбинацией их включе-
ния точнее выставлялась температура жала.
4.12.	Полезные конструкции
для эффективной пайки
Изготовление низковольтного паяльника из высоковольтного
Низковольтный паяльник можно изготовить из перегоревшего
обычного паяльника мощностью 40—90 Вт. Нагреватель паяльника
разбирают и, удалив старую обмотку, наматывают на ее место новую,
закрепляют витки и собирают паяльник.
Это интересно знать.
Витки следует располагать в один слой равномерно по всей длине,
которую занимала прежняя обмотка.
Для обмотки нагревателя удобно использовать нихромовый про-
вод диаметром 0,4 мм от спирали электроплиток на 220 В. В табл. 4.2
268
Энциклопедия начинающего радиолюбителя
приведены числа витков нагревателя, экспериментально подобранные
для паяльников из нихромового провода диаметром 0,4 мм мощно-
стью 50 или 100 Вт на различные питающие напряжения.
Данные для перемотки	Таблица 4.2
Напряжение питания, В	Число витков на 50 Вт	Число витков на 100 Вт
12	6—7	7 витков двойным
24	19—20	10—12
36	19—20	24—36
Как включить низковольтный паяльник в сеть 220 В
Можно, конечно, включить его последовательно с лампой накали-
вания или резистором большой мощности, но это не всегда удобно и
неэкономично. Лучше всего подключить паяльник к сети через бумаж-
ный конденсатор, емкость которого можно рассчитать по формуле:
С = 3000P/Un(U - Un),
где С — емкость конденсатора, мкФ;
Р — мощность паяльника, Вт;
Un — напряжение, на которое рассчитан паяльник, В;
U = 220 В — напряжение сети.
При этом бумажный конденсатор должен иметь рабочее напряже-
ние не менее 400 В, а мощность паяльника должна быть в пределах
40—50 Вт.
Автомат выключения паяльника
В радиолюбительской практике часто встречаешься с проблемой
включенного паяльника, оставленного без наблюдения радиолюби-
телем. Причиной может послужить длинный телефонный разговор,
телевизионная передача, звонок в дверь и т. п. Отойдешь вроде бы на
минутку, а смотришь — прошел час, другой.
Поэтому полезна схема автомата, который отключает паяльник
через заданное время. Такое интересное устройство очень помогает
забывчивым радиолюбителям. Его разработал Г. Шаппо, г. Витебск
(Радиолюбитель — №3 — 1998)
Глава 4. Берем в руки паяльник
269
Принципиальная схема автомата показана на рис. 4.24, а. Основой
устройства является реле времени, собранное на четырех триггерах
Шмитта (ИМС К561ТЛ1).
Стабилизатор напряжения собран на элементах R4, R5, С2 и VD5,
выходное напряжение которого составляет 8—12 В.
Работает автомат следующим образом. Кнопка «Пуск» SB1 распо-
ложена на подставке (рис. 4.24, б). При поднятом паяльнике замкну-
тые контакты SB1 запрещают работу реле. Но как только паяльник
оказывается на подставке, контакты кнопки размыкаются, и начина-
ется отсчет времени. Величина выдержки времени зависит от емкости
С1 и сопротивления R1. В данном случае она составляет около 20 мин.
Все это время паяльник работает. Как только иссякает запас времени,
паяльник отключается. Во время работы с паяльником, т. е. при каж-
дом поднятии его с подставки реле времени сбрасывается, и отсчет
начинается заново.
В качестве SB1 использован микропереключатель МП22. Тяжести
малогабаритного паяльника может оказаться мало для нажатия на
"микрик». Поэтому из него удаляют возвратную пружину и, изги-
бая вторую пружину, устанавливают необходимую чувствитель-
ность. После такой доработки «микрик» у меня срабатывал даже от
25-ваттного паяльника.
Кнопка
Рис. 4,24, Автомат выключения паяльника:
а — принципиальная схема;
б — элемент конструкции подставки
б
(микровыключатель)
Винт 01,5...2,0 мм
2 шт._____________
Подставка
Провод гибкий
к схеме______
ГЛАВА 5
ПОЛЕЗНЫЕ РАДИОЛЮБИТЕЛЬСКИЕ
САМОДЕЛКИ
В главе рассматриваются простые электронные схемы для
начинающих радиолюбителей. Содержание главы построено
по принципу «от простого к сложному». Предложенные элек-
тронные схемы доступны для реализации людям любого
уровня подготовки. Материал главы базируется на теории,
рассмотренной в предыдущих главах.
5.1. Изготовление печатных плат
с помощью компьютера
Начнем рассказ о популярной «лазерно-утюжной» технологии изго-
товления печатных плат, ее особенностях и нюансах.
Печатные платы в радиотехнике применяются давно. В условиях про-
изводства существует различное оборудование, позволяющее выпускать
платы в массовом масштабе. Подобные платы раньше выпускались мето-
дами офсетной печати, почему и получили название «печатных».
В домашних условиях или в заводских электролабораториях, зани-
мающихся ремонтом электрооборудования, подобные платы при-
ходилось рисовать вручную различными лаками. Инструменты для
рисования применялись самые разнообразные, от просто остро зато-
ченной спички до иголок от шприца и стеклянных рейсфедеров.
Производительность подобного труда была низкая, да и качество
оставляло желать лучшего. Если же требовалось изготовить несколько
одинаковых плат, то уже вторая рисовалась без особого вдохновения,
да и следующие за ней оптимизма не прибавляли.
Сейчас компьютерные технологии проникли во все сферы человече-
ской деятельности, в том числе и в радиолюбительство. Печатные платы
Глава 5. Полезные радиолюбительские самоделки
271
рисовать вручную теперь уже не приходится, разве что очень простые,
которые можно даже вырезать ножом. Но обо всем по порядку.
Прежде всего, печатную плату необходимо спроектировать согласно
принципиальной электрической схеме. Подобная работа выполняется
на компьютере при помощи специальных программ. Наиболее просты
и доступны программы Sprint-Layout. Они бесплатны, и их можно ска-
чать в Интернете. Их интерфейс интуитивно понятен, а пользование
программой затруднений не вызывает.
В версиях программ, начиная с третьей, возможна вставка рисунка
и просто его обведение линиями печатных дорожек. Эта функция
позволяет изготавливать платы, опубликованные на страницах жур-
налов. Картинка из журнала, если ее просто распечатать, требуемого
качества, как правило, не дает.
После того, как печатная плата спроектирована и проверена, ее сле-
дует перенести на заготовку будущей печатной платы. И именно на
этом этапе следует проявить внимательность и аккуратность.
Прежде всего, следует рассказать, как печатать и на чем. Это два
основных вопроса, от решения которых зависит конечный результат.
Рисунок платы печатается на лазерном принтере при отключении
всех экономных режимов, что позволяет нанести на бумагу макси-
мально толстый слой тонера. Это способствует улучшению переноса
тонера на заготовку печатной платы. Сейчас подобная технология
называется «лазерно-утюжной».
Общий смысл ее достаточно прост: рисунок помещается на заго-
товку (фольгированный стеклотекстолит), рисунком к фольге. После
чего проглаживается обычным утюгом. Тонер, расплавляясь, перено-
сится на фольгу, оставляя на ней рисунок платы. После этого бумага
Рис. 5.1. Пример печатной платы
272
Энциклопедия начинающего радиолюбителя
размачивается в воде, а плата травится как обычно в растворе хлор-
ного железа.
На рис. 5.1. показан пример печатной платы.
Теперь о тонкостях и деталях всего процесса.
Прежде всего, на чем печатать? Когда эта технология была известна
только по слухам, считалось, что печатать рисунок надо на бумаге
самого низкого качества. Такая бумага, тонкая и бурая, предназнача-
лась для пишущих машинок. Отмочить эту бумагу было просто невоз-
можно, поэтому предлагалось сначала растворять ее, кажется, соляной
кислотой. Бумага растворялась плохо, а вместе с ней и часть рисунка.
Тогда большинство исследователей, видимо, печатали подобные
картинки на государственных принтерах, поэтому были предложения
делать распечатки даже на бытовой алюминиевой фольге, каких-то
пленках и еще не помню на чем.
Совет.
На самом деле все оказалось значительно проще:лучше всего подходит
мелованная бумага из глянцевых журналов. При этом рисунки и фото-
графии на страницах на качество не влияют. Единственное, что сле-
дует опытным путем подобрать журнал, дающий лучшее качество.
Некоторые журналы намелованы до такой степени, что приглажи-
ваются к фольге даже без тонера.
Границы платы на распечатке лучше указать при помощи «кре-
стов», (такая опция присутствует в программе), нежели в рамке. Рамка
может потянуть за собой бумагу в процессе приглаживания и иска-
зить рисунок.
Бывает, рисунок приглаживается хорошо не с первого раза, поэ-
тому на одном листе бумаги надо отпечатать несколько его экземпля-
ров. Количество рисунков на листе устанавливается в программе.
Это интересно знать.
Заготовку для платы следует вырезать не ровно в размер, а так,
чтобы по краям оставался запас б— 10 мм.
Он срезается уже после того, как плата будет готова. Это необхо-
димо для того, чтобы крайние дорожки рисунка получились хорошо. Не
понятно почему, но именно эти дорожки приглаживаются плохо. Поэтому
острые кромки фольги следует притупить, сняв небольшие фаски.
Глава 5. Полезные радиолюбительские самоделки
273
Перед тем, как приглаживать рисунок утюгом, заготовку следует
зачистить наждачной бумагой так, чтобы поверхность фольги приоб-
рела матовый оттенок. После этого поверхность обезжирить ацетоном
или бензином.
Затем положить бумагу рисунком вверх на ровную поверхность, и
уже на нее фольгой вниз, ориентируя по крестам, заготовку платы.
Для фиксации заготовки края бумаги подогнуть вовнутрь получивше-
гося пакета. При приглаживании пакет положить, естественно, бума-
гой вверх.
Обычный утюг для глажения белья следует разогреть до 200 граду-
сов. Температуру можно проконтролировать с помощью термопары
авометра, либо подбирать опытным путем.
Приглаживание производить сначала всей плоскостью утюга для
разогрева платы, а ближе к концу процесса приглаживать бумагу ребром
утюга. Чтобы мелованная бумага не прилипала к утюгу в начале пригла-
живания можно под утюг положить обычную чистую бумагу. Под при-
глаживаемую заготовку лучше подложить картонную папку для бумаг
или журнал. Это позволит плате несколько прогибаться, что исключит
влияние неровностей, как самой платы, так и рабочего стола.

Рис. 5.2. Скриншот программы Sprint-Layout
274
Энциклопедия начинающего радиолюбителя
После приглаживания весь пакет следует остудить, прикладывая другой
утюг, только холодный, чтобы рисунок лучше зафиксировался на плате.
После этих процедур приглаженную бумагу следует отмочить в
теплой 50—60 градусов воде. Когда бумага достаточно размокнет, ее
следует осторожно снять. Остатки бумаги, прилипшие к плате, уда-
лить, протирая пальцем, как переводные картинки.
После того, как будет получен оттиск хорошего качества, заготовку
следует, как обычно, протравить в растворе хлорного железа. После
травления рисунок удаляется ацетоном или бензином.
Программа Sprint-Layout позволяет нарисовать в контактных пло-
щадках отверстия для деталей (скриншот программы смотрите на
рис. 5.2). Эти отверстия следует делать диаметром не менее 0,7—0,8 мм.
Тогда фольга в них протравится до текстолита и не потребуется кернить
отверстия: сверло будет центроваться в этих протравленных отвер-
стиях. Точность сверления такова, что даже микросхемы в 40 выводных
корпусах «садятся» на свои места безо всякого подгибания ножек.
5.2. Логические микросхемы: от теории к практике
Внешний вид и конструктивное исполнение
В третьей главе книги было рассказано об условных графических
обозначениях логических элементов и о функциях выполняемых
этими элементами. Для объяснения принципа работы были приве-
дены контактные схемы, выполняющие логические функции И, ИЛИ,
НЕ и И-НЕ. Теперь можно приступить к практическому знакомству с
микросхемами серии К155.
Базовым элементом 155-й серии считается микросхема К155ЛАЗ.
Внешний вид этой микросхемы показан на рис. 5.3. Она представляет
собой пластмассовый корпус с 14-ю выводами, на верхней стороне
которого нанесена маркировка и ключ, обозна-
чающий первый вывод микросхемы.
Ключ представляет собой небольшую кру-
глую метку. Если смотреть на микросхему сверху
(со стороны корпуса), то отсчет выводов следует
вести против часовой стрелки, а если снизу, то по
Рис. 5.3. Внешний вид	„	'
микросхемы К155ЛАЗ	часовой стрелке.
Глава 5. Полезные радиолюбительские самоделки
275
Чертеж корпуса микро-
схемы показан на рис. 5.4.
Такой корпус называется
DIP-14, что в переводе с
английского означает пласт-
массовый корпус с двухряд-
ным расположением выво-
дов. Многие микросхемы
имеют большее число выво-
дов и поэтому корпуса могут
быть DIP-16, DIP-20, DIP-24
и даже DIP-40.
Рис. 5.4. Корпус DIP-14
Что содержится в корпусе DIP-14
В корпусе DIP-14 микросхемы К155ЛАЗ содержится 4 независимых
друг от друга элемента 2И-НЕ. Единственное, что их объединяет, это
лишь общие выводы питания:
♦	14-й вывод микросхемы является + источника питания;
♦	вывод 7 — отрицательный полюс источника.
Чтобы не загромождать схемы лишними элементами, линии пита-
ния, как правило, не показываются. Не делается это еще и потому,
что каждый из четырех элементов 2И-НЕ может находиться в разных
местах схемы. Обычно на схемах просто пишут:
«+5 В подвести к выводам 14 DD1, DD2, DD3—DDN.
-5 В подвести к выводам 07 DD1, DD2, DD3—DDN».
Отдельно расположенные элементы обозначаются как DD1.1,
DD1.2, DD1.3, DD1.4. На рис. 5.5. показано, что микросхема К155ЛАЗ
DD1
&
состоит из четырех элементов 2И-НЕ. Слева
расположены входные выводы, справа —
выходы.
Зарубежным аналогом К155ЛАЗ является
микросхема SN7400, и ее смело можно исполь-
зовать для всех описанных ниже эксперимен-
тов. Если сказать точнее, то вся серия микро-
схем К155 является аналогом зарубежной
серии SN74, поэтому продавцы на радиорын-
ках предлагают именно ее.
2
5
-9Т
10
J2T
13
3
__________+5 В
к 14 выводу DD1
-5 В
к 07 выводу DD1
6
8
Рис. 5.5. Цоколевка
микросхемы К155ЛАЗ
276
Энциклопедия начинающего радиолюбителя
Для проведения опытов с микросхемой понадобится источник
питания на напряжение 5 В. Проще всего такой источник сделать,
применив микросхему стабилизатора К142ЕН5А или ее импортный
вариант, который называется 7805. При этом вовсе необязательно
мотать трансформатор, паять мостик, ставить конденсаторы. Ведь
всегда найдется какой-нибудь китайский сетевой адаптер с напряже-
Рис. 5.6. Простой источник питания для опытов
VR1 7805
нием 12 В, к которому доста-
точно подсоединить 7805,
как показано на рис. 5.6.
Для проведения опытов с
микросхемой понадобится
сделать небольших разме-
ров макетную плату. Она
представляет собой кусок
гетинакса, стеклотекстолита или другого похожего изоляционного
материала размерами 100 х 70 мм. Подойдет для подобных целей даже
простая фанера или плотный картон.
Вдоль длинных сторон платы следует укрепить облуженные про-
водники толщиной около 1,5 мм, через которые к микросхемам будет
подаваться питание (шины питания). Между проводниками по всей
площади макетной платы следует просверлить отверстия диаметром
не более 1 мм.
При проведении опытов в них будет можно вставлять отрезки
луженого провода, к которым будут припаиваться конденсаторы,
резисторы и прочие радиодетали. По углам платы следует сделать
невысокие ножки, это даст возможность размещать провода снизу.
Конструкция макетной платы показана на рис. 5.7.
После того, как макетная плата будет готова, можно приступать
к опытам. Для этого на ней следует установить хотя бы одну микро-
схему К155ЛАЗ:
♦	выводы 14 и 7 припаять к шинам питания;
♦	остальные выводы согнуть так, чтобы они прилегали к плате.
Прежде, чем начинать опыты, следует проверить надежность
пайки, правильность подключения питающего напряжения (подклю-
чение напряжения питания в обратной полярности может вывести
микросхему из строя), а также проверить, нет ли замыкания между
соседними выводами. После этой проверки можно включать питание
и приступать к опытам.
Глава 5. Полезные радиолюбительские самоделки
277
Рис. 5.7. Макетная плата
Для проведения измерений лучше всего подойдет стрелочный
вольтметр, входное сопротивление которого не менее 10 кОм/В.
Такому требованию вполне удовлетворяет любой тестер, даже деше-
вый китайский. Почему лучше стрелочный? Потому, что, наблюдая
за колебаниями стрелки, можно заметить импульсы напряжения,
конечно достаточно низкой частоты. Цифровой мультиметр такой
способностью не обладает.
Будьте осторожны.
Все измерения должны проводиться относительно «минуса» источ-
ника питания.
После того, как питание включено, померяйте напряжение на всех
выводах микросхемы: на входных выводах 1 и 2, 4 и 5, 9 и 10, 12 и 13
напряжение должно быть 1,4 В. А на выходных выводах 3, 6, 8, 11 —
около 0,3 В. Если все напряжения находятся в указанных пределах, то
микросхема исправна.
Проверку работы логического элемента 2И-НЕ можно начать, напри-
мер, с первого элемента. Его входные выводы — 1 и 2, а выход — 3.
Для того чтобы подать на вход сигнал логического нуля, доста-
точно этот вход просто подсоединить к минусовому (общему) проводу
источника питания. Если же на вход требуется подать логическую
278
Энциклопедия начинающего радиолюбителя
б	в
Рис. 5.8. Простые опыты с логическим элементом:
а — на вход 1 подана логическая единица, на вход 2 подан логический нуль;
б — на оба входа подана единица; в — элемент 2И-НЕ превращается в инвертор
единицу, то этот вход следует подключить к шине + 5 В, но не напря-
мую, а через ограничительный резистор сопротивлением 1—1,5 кОм.
Предположим, что мы соединили вход 2 с общим проводом, тем
самым подав на него логический нуль, а, как только что было указано
через ограничительный резистор R1.
Это соединение показано на рис. 5.8, а. Если при таком подключе-
нии измерить напряжение на выходе элемента, то вольтметр покажет
3,5—4,5 В, что соответствует логической единице. Логическую же еди-
ницу даст измерение напряжения на выводе 1.
Сделаем вывод.
По результатам проведенных измерений можно сделать следующий
вывод: когда на одном из входов элемента 2И-НЕ — высокий уровень,
а на другом — низкий, на выходе обязательно присутствует высо-
кий уровень.
Далее проделаем следующий опыт — подадим единицу на оба входа
сразу, как указано на рис. 5.8, б, но один из входов, например, на вход
2, соединим с общим проводом с помощью проволочной перемычки.
(Для подобных целей лучше всего использовать обычную швейную
иголку, припаянную на гибкий проводок). Если сейчас померить
напряжение на выходе элемента, то, как и в предыдущем случае, там
будет логическая единица.
Не прерывая измерения, уберем проволочную перемычку, — воль-
тметр покажет высокий уровень на выходе элемента. Это полностью
соответствует логике работы элемента 2И-НЕ.
Если теперь этой перемычкой замыкать периодически на общий
провод любой из входов, имитируя подачу низкого и высокого уровня,
Глава 5. Полезные радиолюбительские самоделки
279
то с помощью вольтметра на выходе можно обнаружить импульсы
напряжения — стрелка будет колебаться в такт касаниям перемычкой
входа микросхемы.
Из проведенных опытов можно сделать следующие выводы:
♦	напряжение низкого уровня на выходе появится лишь в том слу-
чае, когда на обоих входах присутствует высокий уровень, то
есть по входам выполняется условие 2И;
♦	если хоть на одном из входов присутствует логический нуль, на
выходе имеется логическая единица, можно повторить, что ло-
гика работы микросхемы полностью соответствует логике рабо-
ты контактной схемы 2И-НЕ.
Вот тут уместно проделать еще один опыт. Смысл его в том, чтобы
отключить все входные выводы, просто оставить их в «воздухе» и
померить выходное напряжение элемента. Что там будет? Правильно,
там будет напряжение логического нуля. Это говорит о том, что
неподключенные входы логических элементов эквивалентны входам
с поданной на них логической единицей.
Это интересно знать.
Об этой особенности забывать не следует, хотя неиспользуемые
входы, как правило, рекомендуется куда-нибудь подключать.
На рис. 5.8, в показано как логический элемент 2И-НЕ можно пре-
вратить просто в инвертор. Для этого достаточно соединить вместе
оба его входа. Даже если входов будет четыре или восемь, подобное
соединение вполне допустимо.
Чтобы убедиться в том, что сигнал на выходе имеет значение про-
тивоположное сигналу на входе, достаточно входы с помощью про-
волочной перемычки соединить с общим проводом, то есть подать на
вход логический нуль. При этом вольтметр, присоединенный к выходу
элемента, покажет логическую единицу. Если же перемычку разом-
кнуть, то на выходе появится напряжение низкого уровня, что как раз
противоположно входному.
Этот опыт говорит о том, что работа инвертора полностью эквива-
лентна работе контактной схемы НЕ. Таковы в целом чудесные свой-
ства микросхемы 2И-НЕ.
280
Энциклопедия начинающего радиолюбителя
5.3. Примеры практического применения
микросхемы К155ЛАЗ
Схемы мультивибратора
После знакомства с микросхемой К155ЛАЗ попробуем разобраться
с примерами ее практического применения.
Казалось бы, что можно сделать из одной микросхемы? Конечно,
ничего выдающегося. Однако попробовать собрать какой-либо функ-
циональный узел на ее основе следует попробовать. Это поможет
наглядно разобраться с принципом его работы и настройки. Одним из
таких узлов, достаточно часто применяющимся на практике, является
автоколебательный мультивибратор.
Схема мультивибратора показана на рис. 5.9, а. Эта схема по внеш-
нему виду очень похожа на классическую схему мультивибратора на
транзисторах. Только здесь в качестве активных элементов применены
логические элементы микросхемы, включенные инверторами. Для
этого входные выводы микросхемы соединены вместе. Конденсаторы
С1 и С2 образуют две цепи положительной обратной связи. Одна цепь
это вход элемента DD1.1 — конденсатор С1 — выход элемента DD1.2.
Другая с входа элемента DD1.2 через конденсатор С2 на выход эле-
мента DD1.1.
Благодаря этим связям схема самовозбуждается, что приводит к
генерированию импульсов. Период следования импульсов зависит от
номиналов конденсаторов в цепях обратной связи, а также сопротив-
ления резисторов R1 и R2.
На рис. 5.9, б та же самая схема нарисована таким образом, что еще
более похожа на классический вариант мультивибратора на транзи-
сторах.
Рис. 5.9. Автоколебательный мультивибратор:
а — типовая принципиальная схема; б — классический вариант схемы
Глава 5. Полезные радиолюбительские самоделки
281
Электрические импульсы и их характеристики
До сих пор при знакомстве с микросхемой мы имели дело с посто-
янным током, ведь входные сигналы в процессе опытов подавались
вручную с помощью проволочной перемычки. В результате чего на
выходе схемы получалось постоянное напряжение низкого или высо-
кого уровня. Такой сигнал носил случайный характер.
В собранной нами схеме мультивибратора напряжение на выходе
будет импульсным, то есть меняющимся с определенной частотой
скачкообразно от низкого уровня к высокому и обратно. Такой сиг-
нал в радиотехнике называют импульсной последовательностью или
просто последовательностью импульсов. На рис. 5.10 показаны неко-
торые разновидности электрических импульсов и их параметры.
Это полезно запомнить.
Участки импульсной после-
довательности, на кото-
рых напряжение принимает
высокий уровень, принято
называть импульсами высо-
кого уровня, а напряжение
низкого уровня— это есть
паузы между импульсами
высокого уровня.
Хотя на самом деле все отно-
сительно: можно считать, что
импульсы имеют низкий уровень,
которым и будет включаться,
например, какое-либо исполни-
тельное устройство. Тогда паузой
между импульсами будет считаться
как раз высокий уровень.
Одним из частных случаев формы
импульсов является меандр. В этом
случае длительность импульса
равна длительности паузы. Для
оценки соотношения длительности
импульса пользуются параметром,
который называется скважностью.
Рис. 5.10. Последовательности импульсов:
а — последовательность импульсов «меандр»;
б — положительный импульс со скважностью 4;
в — мультивибратор
282
Энциклопедия начинающего радиолюбителя
Скважность показывает во сколько раз период следования импульса
больше длительности импульса.
На рис. 5.10 период следования импульсов обозначен, как и везде,
буквой Т, а длительность импульса и паузы, соответственно, tH и tn. В
виде математической формулы скважность будет выражена так:
S = T/t„.
В силу этого соотношения скважность импульсов типа «меандр»
равняется двум. Термин меандр в данном случае заимствован из
строительства и архитектуры: это один из способов кладки кирпича,
рисунок кладки как раз напоминает указанную последовательность
импульсов. Последовательность импульсов «меандр» показана на
рис. 5.10, а.
Это полезно запомнить.
Величина, обратная скважности, называется коэффициентом
заполнения и обозначается буквой D от английского Duty cycle.
Согласно вышесказанному D = 1/S.
Зная период следования импульсов можно определить частоту сле-
дования, которая вычисляется по формуле F = 1/Т.
Начало импульса называется фронтом, а окончание соответ-
ственно спадом. На рис. 5.10, б изображен положительный импульс со
скважностью 4. Его фронт начинается от низкого уровня и переходит
в высокий. Такой фронт называется положительным или восходя-
щим. Соответственно, спад данного импульса, как видно на рис. 5.10,
б, будет отрицательным, падающим.
Для импульса низкого уровня фронт будет падающим, а спад —
нарастающим. Эта ситуация показана на рис. 5.10, в.
Опыты
После такой небольшой теоретической подготовки можно присту-
пать к опытам. Для того, чтобы собрать мультивибратор, показанный
на рис. 5.9, достаточно к микросхеме уже установленной на макетной
плате, припаять два конденсатора и два резистора. Для исследования
выходных сигналов можно воспользоваться просто вольтметром,
желательно стрелочным, а не цифровым.
Глава 5. Полезные радиолюбительские самоделки
283
Конечно, прежде чем включать собранную схему, надо проверить,
нет ли каких-нибудь замыканий, убедится в правильности сборки в
соответствии со схемой. При указанных на схеме номиналах конден-
саторов и резисторов напряжение на выходе мультивибратора будет
изменяться от низкого уровня до высокого не более чем тридцать раз
в минуту.
Таким образом, стрелка вольтметра, подключенная, например, к
выходу первого элемента, будет совершать колебания от нуля прак-
тически до пяти вольт.
То же самое можно будет увидеть, если подключить вольтметр к
другому выходу: амплитуда и частота отклонений стрелки будут те
же, что и в первом случае. Ведь не зря такой мультивибратор часто
называют симметричным.
Если теперь не полениться и подключить параллельно конденсато-
рам еще по одному конденсатору такой же емкости, то можно увидеть,
что стрелка стала колебаться раза в два медленнее. Частота колебаний
уменьшилась в два раза.
Если теперь на место конденсаторов, как указано на схеме, запаять
конденсаторы меньшей емкости, например, по 100 микрофарад, то
можно заметить просто повышение частоты. Стрелка прибора будет
колебаться намного быстрее, но все-же ее движения еще достаточно
заметны.
А что получится, если изменить емкость только одного конденса-
тора? Например, один из конденсаторов так и оставить емкостью 500
микрофарад, а другой заменить на 100 микрофарад. Заметно будет уве-
личение частоты, а, кроме того, стрелка прибора покажет, что измени-
лось временное соотношение импульсов и пауз. Хотя и в этом случае
согласно схеме мультивибратор все равно остался симметричным.
Теперь попробуем еще уменьшить емкость конденсаторов, напри-
мер 1—5 микрофарад. В этом случае мультивибратор будет генери-
ровать звуковую частоту порядка 500—1000 Гц. Стрелка прибора на
такую частоту реагировать не сможет. Она будет просто находиться
где-нибудь посреди шкалы, показывая средний уровень сигнала.
Тут уже просто не понятно, то ли на самом деле идут импульсы
достаточно высокой частоты, то ли на выходе микросхемы «серый»
уровень. Чтобы такой сигнал различить, потребуется осциллограф,
который есть не у всех. Поэтому, чтобы убедиться в работе схемы,
можно через конденсатор емкостью 0,1 мкФ подключить головные
телефоны, и услышать этот сигнал.
284
Энциклопедия начинающего радиолюбителя
Любой из резисторов можно попробовать заменить переменным,
примерно такого же номинала. Тогда при его вращении частота будет
изменяться в некоторых пределах, что дает возможность ее точной
настройки. В ряде случаев это бывает необходимо.
Однако, вопреки всему рассказанному, случается, что мультивибра-
тор работает неустойчиво или не запускается вовсе. Причина этого
явления кроется в том, что эмиттерный вход микросхем ТТЛ весьма
критичен к номиналам резисторов, установленных в его цепи. Эта
особенность эмиттерного входа заключается в следующих причинах.
Резистор на входе является частью одного из плеч мультивибратора.
За счет тока эмиттера на этом резисторе создается напряжение, которое
закрывает транзистор. Если сопротивление этого резистора сделать в
пределах 2—2,5 кОм, падение напряжения на нем будет настолько боль-
шим, что транзистор просто перестает реагировать на входной сигнал.
Если же, наоборот, взять сопротивление этого резистора в пределах
500—700 Ом, транзистор будет все время открыт, т. к. входными сиг-
налами не будет управляться. Поэтому данные резисторы следует под-
бирать исходя из этих соображений в диапазоне 800—2200 Ом. Только
так можно добиться устойчивой работы мультивибратора, собранной
по этой схеме.
Тем не менее, на работу такого мультивибратора влияют такие
факторы, как температура, нестабильность источника питания, и
даже разбросы параметров микросхем. Микросхемы разных произ-
водителей зачастую отличаются весьма значительно. Это касается не
только 155-й серии, а и других. Поэтому мультивибратор, собранный
по такой схеме практически применяется очень редко.
Мультивибратор на трех элементах
Более стабильная схема мультивибратора показана на рис.. 5.11, а.
Она состоит из трех логических элементов, включенных, также как и
Рис. 5.11. Мультивибратор на трех логических элементах:
а — стабильная схема мультивибратора; б—схема индикатора
Глава 5. Полезные радиолюбительские самоделки
285
в предыдущей, схеме инверторами. Как видно из схемы, в эмиттерных
цепях логических элементов только что упомянутых резисторов нет.
Частота колебаний задается всего лишь одной RC цепочкой.
Работу этого варианта мультивибратора можно также наблюдать с
помощью стрелочного прибора, но для наглядности можно на той же
плате собрать индикаторный каскад на светодиоде. Для этого пона-
добится один транзистор типа КТ315, два резистора и один светодиод.
Схема индикатора показана на рис. 5.11, б. Его также можно спаять на
макетной плате вместе с мультивибратором.
После включения питания мультивибратор начнет вырабатывать
колебания, о чем свидетельствуют вспышки светодиода. При указанных
на схеме номиналах времязадающей цепочки частота колебаний около
1 Гц. Чтобы убедиться в этом, достаточно посчитать количество колеба-
ний за 1 минуту: их должно быть около шестидесяти, что соответствует
1 колебанию в секунду. По определению — это как раз и есть 1 Гц.
Изменить частоту такого мультивибратора можно двумя спосо-
бами. Сначала подключите параллельно конденсатору еще один кон-
денсатор такой же емкости. Вспышки светодиода стали примерно в
два раза реже, что говорит об уменьшении частоты вдвое.
Другой способ изменения частоты состоит в изменении сопро-
тивления резистора. Проще всего на его место установить перемен-
ный резистор номиналом 1,5—1,8 кОм. При вращении этого рези-
стора частота колебаний будет изменяться в пределах 0,5—20 Гц.
Максимальный частота получится в том положении переменного
резистора, когда будут замкнуты выводы микросхемы 1 и 8.
Если поменять конденсатор, например емкостью на 1 мкФ, то с
помощью того же переменного резистора возможна регулировка
частоты в пределах 300—10000 Гц.
И Это интересно знать.
Это уже частоты звукового диапазона, поэтому свечение инди-
катора выглядит непрерывным. Сказать есть импульсы или нет,
невозможно.
Поэтому, как в предыдущем случае, следует воспользоваться
головными телефонами, подключенными к выходу через конденсатор
0,1 мкФ. Лучше, если головные телефоны будут высокоомными.
Для рассмотрения принципа работы мультивибратора на трех эле-
ментах вернемся к его схеме. После того, как будет включено питание,
286
Энциклопедия начинающего радиолюбителя
логические элементы примут какое-то состояние не одновременно,
какое именно можно только предполагать. Предположим, что эле-
мент DD1.2 первым оказался в состоянии высокого уровня на выходе.
С его выхода через незаряженный конденсатор С1 напряжение высо-
кого уровня передастся на вход элемента DD1.1, который установится
в нулевое состояние. На входе элемента DD1.3 высокий уровень, поэ-
тому он также устанавливается в нулевое состояние.
Но это состояние устройства неустойчивое: конденсатор С1 посте-
пенно заряжается через выход элемента DD1.3 и резистор R1, что
приводит к постепенному уменьшению напряжения на входе DD1.1.
Когда напряжение на входе DD1.1 приблизится к пороговому, он пере-
ключится в единицу, и, соответственно, этому элемент DD1.2 в нуль.
В таком состоянии конденсатор С1 через резистор R1 и выход эле-
мента DD1.2 (в это время на его выходе низкий уровень) начинает
перезаряжаться с выхода элемента DD1.3. Как только по мере зарядки
конденсатора напряжение на входе элемента DD1.1 превысит порого-
вый уровень, все элементы переключатся в противоположные состоя-
ния. Таким образом, на выводе 8 элемента DD1.3, являющимся выхо-
дом мультивибратора, формируются электрические импульсы. Также
импульсы можно снять с вывода 6 элемента DD1.2.
После того, как мы разобрались с получением импульсов в трехэле-
ментном мультивибраторе, можно попробовать сделать двухэлемент-
ный, схема которого показана на рис. 5.12.
Для этого достаточно правый по схеме вывод резистора R1 отпаять
от вывода 8 и запаять на вывод 1 элемента DD1.1. выходом устройства
станет вывод 6 элемента DD1.2. Элемент DD1.3 уже не нужен, и его
можно отключить, например, для использования в других цепях.
Принцип работы такого генератора импульсов мало отличается от
только что рассмотренного. Предположим, что на выходе элемента
DD1.1 высокий уровень, тогда элемент DD1.2 находится в нулевом
Рис. 5.12. Мультивибратор
на двух логических элементах
состоянии, что дает возможность конден-
сатору С1 заряжаться через резистор и
выход элемента DD1.2.
По мере заряда конденсатора напря-
жение на входе элемента DD1.1 достигнет
порогового, оба элемента переключатся в
противоположное состояние. Это позво-
лит конденсатору перезаряжаться через
выходную цепь второго элемента, рези-
Глава 5. Полезные радиолюбительские самоделки
287
стор и входную цепь первого элемента. При снижении напряжения
на входе первого элемента до порогового оба элемента перейдут в
противоположное состояние.
Как было сказано выше, некоторые экземпляры микросхем в схе-
мах генераторов работают нестабильно. Это может зависеть не только
от конкретного экземпляра, а даже от производителя микросхемы.
Поэтому, если генератор не запускается, можно между входом пер-
вого элемента и «землей» подключить резистор сопротивлением 1,2—
2,0 кОм. Оно создает на входе напряжение, близкое к пороговому, чем
облегчает запуск и собственно работу генератора.
Такие варианты генераторов в цифровой технике применяются
весьма часто. В следующих частях статьи будут рассмотрены относи-
тельно простые устройства, собранные на базе рассмотренных гене-
раторов. Но сначала следует рассмотреть еще один вариант мультиви-
братора — одновибратор, или, по другому, моновибратор.
Схема одновибратора и принцип его работы
согласно временной диаграмме
Одновибратором называют генератор одиночных импульсов.
Логика его работы состоит в следующем: если на вход одновибратора
подать короткий импульс, то на его выходе формируется импульс,
длительность которого задана RC цепочкой.
После того, как этот импульс закончится ,одновибратор переходит
в состояние ожидания следующего запускающего импульса. В силу
этого одновибратор часто называют ждущим мультивибратором.
Самая простая схема одновибратора показана на рис. 5.13. На прак-
тике кроме этой схемы применяется несколько десятков разновидно-
стей одновибраторов.
На рис. 5.13, а показана схема одновибратора, а на рис. 5.13, б —
его временные диаграммы. Одновибратор содержит два логических
элемента: первый из них используется в качестве элемента 2И-НЕ, в
то время как второй включен по схеме инвертора.
Запуск одновибратора осуществляется при помощи кнопки SB1,
правда, это только для учебных целей. Реально на этот вход может
быть подан сигнал от других микросхем. Для индикации состояния
к выходу также подключен светодиодный индикатор, также показан-
ный на схеме. Конечно же, он не является деталью одновибратора,
поэтому его можно и не ставить.
288
Энциклопедия начинающего радиолюбителя
а
Рис, 5,13. Простейший одновибратор:
а — схема одновибратора;
б — временные диаграммы одновибратора
Конденсатор С1 выбран боль-
шой емкости. Это сделано для
того, чтобы импульс имел дли-
тельность достаточную для инди-
кации с помощью стрелочного
прибора, имеющего большую
инерцию. Минимальная емкость
конденсатора, при которой еще
можно обнаружить импульс стре-
лочным прибором, — 50 мкФ, а
сопротивление резистора R1 в
пределах 1—1,5 кОм.
В целях упрощения схемы
можно было бы обойтись без
кнопки SB1, замыкая вывод 1
микросхемы на общий провод.
Но при таком решении иногда
будут возникать сбои в работе
одновибратора, обусловленные
дребезгом контактов. Подробное
рассмотрение этого явления и
методы борьбы с ним мы раз-
берем чуть позже при описании
счетчиков и частотомера.
После того, как одновибратор собран, и питание подано, измерим
напряжение на входах и выходах обоих элементов. На выводе 2 эле-
мента DD1.1 и выходе 8 элемента DD1.2 должен быть высокий уро-
вень, а на выходе элемента DD1.1 — низкий. Поэтому можно сказать,
что в ждущем режиме второй элемент, выходной, находится в единич-
ном состоянии, а первый — в нулевом.
Теперь подключим вольтметр на выход элемента DD1.2 — воль-
тметр покажет высокий уровень. После чего, наблюдая за стрелкой
прибора, кратковременно нажмем на кнопку SB1. стрелка быстро
отклонится почти до нуля. Приблизительно секунды через 2 также
резко вернется в исходное положение. Это говорит о том, что стрелоч-
ный прибор показал импульс низкого уровня. При этом через выход
элемента DD1.2 также зажжется светодиод. Если повторить этот опыт
несколько раз, то результаты должны быть одинаковыми.
Глава 5. Полезные радиолюбительские самоделки
289
Если к конденсатору подключить параллельно еще один, емкостью
1000 мкФ, длительность импульса на выходе увеличится втрое.
Если резистор R1 заменить переменным номиналом около 2 кОм,
то его вращением можно в некоторых пределах изменять длитель-
ность выходного импульса. Если же выкрутить резистор настолько,
что его сопротивление станет менее 100 Ом, то одновибратор просто
перестает генерировать импульсы.
Сделаем вывод.
Из проделанных опытов можно сделать такие выводы: чем больше
сопротивление резистора и емкость конденсатора, тем больше
время генерируемого одновибратором импульса.
В данном случае резистор R1 и конденсатор С1 являются времяза-
дающей RC цепочкой, от которой зависит длительность генерируе-
мого импульса.	z
Если емкость конденсатора и сопротивление резистора значительно
уменьшить, например, поставить конденсатор емкостью 0,01 мкФ,
то индикаторами в виде вольтметра и даже светодиода обнаружить
импульсы просто не удастся, поскольку они получатся очень корот-
кими.
На рис. 5.13, б показаны временные диаграммы работы однови-
братора. Они помогут разобраться в его работе.
В исходном, ждущем, состоянии вход 1 элемента DD1.1 никуда не под-
ключен, так как контакты кнопки пока разомкнуты. Такое состояние есть
не что иное, как единица. Чаще такой вход не оставляют «висеть» в воз-
духе, а через резистор сопротивлением 1 кОм подключают к цепи пита-
ния + 5 В. Такое подключение ослабляет воздействие входных помех.
На входе элемента DD1.2 уровень напряжения низкий, что обу-
словлено подключенным к нему резистором R1. Поэтому на выходе
элемента DD1.2 будет, соответственно, высокий уровень, который
поступает на верхний по схеме вход элемента DD1.1. В итоге получаем
на обоих входах DD1.1 высокий уровень, который дает на его выходе
низкий уровень, и конденсатор С1 почти полностью разряжен.
При нажатии кнопки, на вход 1 элемента DD1.1 подается импульс
запуска низкого уровня, показанный на верхнем графике (рис. 5.13, б).
Поэтому элемент DD1.1 переходит в единичное состояние.
В этот момент на его выходе появляется положительный фронт,
который через конденсатор С1 передается на вход элемента DD1.2,
290
Энциклопедия начинающего радиолюбителя
отчего последний переходит из единицы в нуль. Этот же нуль при-
сутствует и на входе 2 элемента DD1.1, поэтому он останется в еди-
ничном же состоянии после размыкания кнопки SB1, то есть даже при
окончании запускающего импульса.
Положительный перепад напряжения на выходе элемента DD1.1
через резистор R1 заряжает конденсатор С1, отчего напряжение на
резисторе R1 уменьшается. При снижении этого напряжения до поро-
гового, происходит переход элемента DD1.2 в состояние единицы, а
DD1.1 переключается в нуль. При таком состоянии логических элемен-
тов конденсатор будет разряжен через вход элемента DD1.2 и выход
DD1.1. Таким образом, одновибратор вернется в режим ожидания
следующего запускающего импульса, или просто в ждущий режим.
Однако, при проведении опытов с одновибратором не следует забы-
вать, что длительность запускающего импульса должна быть обязательно
меньше выходного. Если кнопку просто удерживать в нажатом состоя-
нии, то никаких импульсов на выходе дождаться будет невозможно.
Простые схемы на мультивибраторах
Мультивибратор является устройством достаточно универсаль-
ным, поэтому его применение очень разнообразно. На рис. 5.14 пока-
зана схема мультивибратора на трех логических элементах.
Частота колебаний при номиналах, указанных на схеме, будет
около 1 Гц. Дополнив такой мультивибратор светодиодным индика-
тором, можно получить простой генератор световых импульсов. Если
транзистор взять достаточно мощным, например, КТ972, вполне воз-
можно сделать небольшую гирлянду для маленькой елки. Подключив
вместо светодиода телефонный капсюль ДЭМ-4м, можно будет услы-
шать щелчки при переключении мультивибратора. Такое устройство
можно применить в качестве метронома при обучении игре на музы-
кальных инструментах.
Рис. 5.14. Мультивибратор на трех элементах
На базе мультивибратора
очень просто сделать генера-
тор звуковых частот. Для этого
необходимо, чтобы конденса-
тор был емкостью 1 мкФ, а в
качестве резистора R1 приме-
нить переменный сопротивле-
нием 1,5—2,2 кОм. Весь звуко-
Глава 5. Полезные радиолюбительские самоделки
291
вой диапазон такой генератор, конечно, не перекроет, но в некоторых
пределах частоту колебаний можно будет изменять. Если необходим
генератор с более широким диапазоном частот, это можно сделать,
изменяя емкость конденсатора при помощи переключателя.
Генератор прерывистого звукового сигнала
В качестве примера использования мультивибратора можно рас-
смотреть схему, издающую прерывистый звуковой сигнал. Для ее
создания потребуются уже два мультивибратора. В этой схеме муль-
тивибраторы на двух логических
элементах, что позволяет собрать
такой генератор всего на одной
микросхеме. Его схема показана
на рис. 5.15.
Генератор на элементах DD1.3
и DD1.4 вырабатывает колебания
звуковой частоты, которые вос-
производит телефонный капсюль
Рис. 5.15. Генератор прерывистого
звукового сигнала
ДЭМ-4м. Вместо него можно применить любой с сопротивлением
обмотки около 600 Ом. При указанных на схеме номиналах С2 и R2
частота звуковых колебаний около 1000 Гц.
Но звук будет раздаваться лишь в то время, когда на выводе 6 муль-
тивибратора на элементах DD1.1 и DD1.2 будет высокий уровень, кото-
рый разрешит работу мультивибратора на элементах DD1.3, DD1.4. В
случае, когда на выходе первого мультивибратора низкий уровень вто-
рой мультивибратор остановлен, звука в телефонном капсюле нет.
Для проверки работы звукового генератора можно 10-й вывод
элемента DD1.3 отключить от вывода 6 DD1.2. В этом случае должен
зазвучать непрерывный звуковой сигнал (не забывайте, что если вход
логического элемента никуда не подключен, то такое его состояние
рассматривается как высокий уровень).
Если 10-й вывод соединить с общим проводом, например, про-
волочной перемычкой, то звук в телефоне прекратится. То же самое
можно сделать и, не нарушая соединения десятого вывода. Этот опыт
говорит о том, что звуковой сигнал раздается лишь тогда, когда на
выводе 6 элемента DD1.2 высокий уровень. Таким образом, первый
мультивибратор тактирует работу второго. Подобную схему можно
применить, например, в устройствах сигнализации.
292
Энциклопедия начинающего радиолюбителя
Вообще, проволочная перемычка, соединенная с общим прово-
дом, широко используется при исследовании и ремонте цифровых
схем в качестве сигнала низкого уровня. Можно сказать, что это клас-
сика жанра. Опасения что-либо таким методом «сжечь» совершенно
напрасны.
При этом на «землю» можно «сажать» не только входы, но и
выходы цифровых микросхем любых серий. Это эквивалентно откры-
тому выходному транзистору или уровню логического нуля, низкому
уровню.
Будьте осторожны.
В противоположность только что сказанному, совершенно недо-
пустимо выход микросхем подключать к цепи + 5 В: если выходной
транзистор в это время будет открыт (все напряжение источника
питания будет приложено к участку коллектор — эмиттер откры-
того выходного транзистора), то микросхема выйдет из строя.
Учитывая то, что все цифровые схемы не стоят на месте, а что-то
все время «делают», работают в импульсном режиме, открытого состо-
яния выходного транзистора ждать придется совсем недолго.
Пробник для ремонта радиоаппаратуры
Используя логические элементы 2И-НЕ можно создать простой гене-
ратор для настройки и ремонта радиоприемников. На его выходе можно
SA1
“Общ."
DD2.1
R1 1к
СЗ || 0,5мк
DD1.3 DD1 4
Рис. 5.16. Генератор для проверки
приемников
yen “QU"
04 0,047мк
получить колебания звуко-
вой частоты (34), и колебания
радиочастоты (РЧ), промодули-
рованные 34. Схема генератора
показана на рис. 5.16.
На элементах DD1.3 и DD1.4
собран уже знакомый нам
мультивибратор. С его помо-
щью вырабатываются колеба-
ния звуковой частоты, которые
через инвертор DD2.2 и кон-
денсатор С5 через разъем ХА1
используются для проверки
усилителя низкой частоты.
Глава 5. Полезные радиолюбительские самоделки
293
Генератор высокочастотных колебаний выполнен на элементах
DD1.1 и DD1.2. Это также уже знакомый нам мультивибратор, только
здесь появился новый элемент — катушка индуктивности L1, соеди-
ненная последовательно с конденсаторами С1 и С2. Частота этого
генератора в основном определяется параметрами катушки L1, и в
незначительных пределах может подстраиваться конденсатором С1.
На элементе DD2.1 собран смеситель радиочастоты, которая подана
на вход 1. На вход 2 подана частота звукового диапазона. Здесь звуко-
вая частота тактирует радиочастоту в точности так же, как в схеме
прерывистого звукового сигнала (рис. 5.1?): напряжение радиоча-
стоты на выводе 3 элемента DD2.1 появится в тот момент, когда на
выводе 11 элемента DD1.4 высокий уровень.
Для получения радиочастоты в диапазоне 3—7 МГц катушку L1
можно намотать на каркасе диаметром 8 мм. Внутрь катушки следует
вставить отрезок стержня от магнитной антенны из феррита марки
Ф600НМ. Катушка L1 содержит 50—60 витков провода ПЭВ-2 0,2—
0,3 мм. Конструкция пробника произвольная.
Для питания генератора-пробника лучше использовать источник ста-
билизированного напряжения, но можно и гальваническую батарею.
Применение одновибратора
В качестве простейшего применения одновибратора можно назвать
световой сигнализатор. На его основе можно создать мишень для
стрельбы теннисными шариками. Схема светового сигнализатора
показана на рис. 5.17.
Собственно мишень может быть достаточно больших размеров
(картон или фанера), а ее «яблочко» — это металлическая пластина
диаметром около 80 мм. На электрической схеме — это контакт SF1.
Рис. 5.7 7. Световой сигнализатор:
а — при попадании в мишень «лампа гаснет»; б — при попадании в мишень «лампа загорается»
294
Энциклопедия начинающего радиолюбителя
При попадании в центр мишени контакты замыкаются весьма
кратковременно, поэтому мигания лампочки можно и не заметить.
Для предотвращения такой ситуации и служит в данном случае одно-
вибратор: от короткого запускающего импульса лампочка гаснет не
менее чем на секунду. В данном случае происходит удлинение запу-
скающего импульса.
Если хочется, чтобы лампа при попадании не гасла, а, наоборот,
вспыхивала, следует в схеме индикатора применить транзистор типа
КТ814, поменяв местами выводы коллектора и эмиттера. При таком
подключении в базовую цепь транзистора резистор можно не ставить.
В качестве генератора одиночных импульсов одновибратор часто
применяется при ремонте цифровой техники для проверки работо-
способности как отдельных микросхем, так и целых каскадов. Также
без одновибратора не обходится ни один стрелочный, или как его
называют, аналоговый частотомер.
Простой частотомер
На четырех логических элементах микросхемы К155ЛАЗ можно
собрать простой частотомер, позволяющий измерить сигналы часто-
той 20—20000 Гц. Для того чтобы можно было измерить частоту сиг-
нала любой формы, например, синусоиды, его надо преобразовать в
прямоугольные импульсы. Обычно такое преобразование делается
при помощи триггера Шмитта. Если можно так сказать, он преобра-
зует «импульсы» синусоиды с пологими фронтами в прямоугольники
с крутыми фронтами и спадами. Триггер Шмитта имеет порог сраба-
тывания. Если входной сигнал ниже этого порога, на выходе триггера
импульсной последовательности не будет.
Знакомство с работой триггера Шмитта можно начать с проведения
несложного опыта. Схема его проведения показана на рис. 5.18.
Чтобы смоделировать входной синусоидальный сигнал, исполь-
зуются гальванические батареи GB1 и GB2: перемещение движка
переменного резистора R1 в верхнее по схеме положение имитирует
положительную полуволну синусоиды, а перемещение вниз — отри-
цательную.
Опыт следует начать с того, что вращением движка переменного
резистора R1 выставить на нем нулевое напряжение, естественно,
контролируя его вольтметром. В этом положении на выходе элемента
DD1.1 единичное состояние, высокий уровень, а на выходе элемента
Глава 5. Полезные радиолюбительские самоделки
295
Т GB1
! 4.5 В
1-т_______
R3 2,2к
Т GB1
_1_4,5 В
PU2( V-
V ) PU1
DD1
К155ЛАЗ
к выв. 14	4-
DD1
+5 В
к выв 7
DD1
а
Ubx к
DD1.2.A
выв. 6
DD1.4, А
выв. 1 1 -
Рис, 5.18. Триггер Шмитта и графики его работы:
а — схема; б — графики работы
DD1.2 логический нуль.
Это исходное состояние
в отсутствии сигнала.
Подключим воль-
тметр к выходу элемента
DD1.2. Как было напи-
сано выше, на выходе
мы увидим низкий уро-
вень. Если теперь мед-
ленно вращать движок
переменного резистора
до упора вверх по схеме,
а потом вниз также до
упора, и обратно, то на
выходе DD1.2 прибор
покажет переключе-
ние элемента с низкого
на высокий уровень, и
обратно. Другими сло-
вами, на выходе DD1.2
присутствуют прямоу-
гольные импульсы поло-
жительной полярности.
Работа такого триггера Шмитта поясняется графиком на рис. 5.18, б.
Синусоида на входе триггера Шмитта получена вращением перемен-
ного резистора. Ее амплитуда — до 3 В.
До тех пор, пока напряжение положительной полуволны не пре-
вышает порогового (Unopl), на выходе устройства сохраняется логиче-
ский нуль (исходное состояние). При увеличении входного напряже-
ния вращением переменного резистора в момент tj входное напряже-
ние достигнет порогового (около 1,7 В). Оба элементы переключатся в
состояние, противоположное исходному: на выходе устройства (эле-
мент DD1.2) будет напряжение высокого уровня.
это интересно знать.
 Д Дальнейшее повышение входного напряжения, вплоть до амплитуд-
ного значения (3 В), к изменению выходного состояния устройства
не приводит.
296
Энциклопедия начинающего радиолюбителя
Теперь давайте вращать переменный резистор в обратную сторону.
Устройство переключится в исходное состояние, когда входное напря-
жение снизится до второго, нижнего, порогового напряжения Unop2,
как показано на графике. Таким образом, на выходе устройства вновь
устанавливается логический'нуль. Отличительной особенностью
триггера Шмитта является наличие вот этих двух пороговых уровней.
Именно ими обусловлен гистерезис срабатывания триггера Шмитта.
Ширина петли гистерезиса устанавливается подбором резистора R3,
правда не в очень больших пределах.
Дальнейшее вращение переменного резистора вниз по схеме форми-
рует на входе устройства отрицательную полуволну синусоиды. Однако,
входные диоды, установленные внутри микросхемы, просто замыкают
отрицательную полуволну входного сигнала на общий провод. Поэтому
на работу устройства отрицательный сигнал не воздействует.
На рис. 5.19 показана схема простейшего частотомера, выполнен-
ного всего на одной микросхеме К155ЛАЗ. На элементах DDL 1 и DD1.2
собран триггер Шмитта, с устройством и работой которого мы только
что познакомились. Остальные два элемента микросхемы использо-
ваны для построения формирователя измерительных импульсов.
НЭто интереснознать.
Дело в том, что длительность прямоугольных импульсов на выходе
триггера Шмитта зависит от частоты измеряемого сигнала. В
таком виде будет измеряться все что угодно, только не частота.
К уже знакомому нам триггеру Шмитта добавилось еще несколько
элементов. На входе установлен конденсатор С1. Его задача пропу-
стить на вход частотомера колебания звуковой частоты, ведь частото-
+5 В
XS1
VD1 --
Д2202*
R3 2,2к
РА1 +
ЮОмкА
ЮОмк 300
ч хЮВ
О
X
00
VD21C l/l
Д2202* К]
DD1 К155ЛАЗ
DD1 2
3
DD1 1
JJ & I
2 f
DD1.3 R4
DD1.4 C5 И 0,05 мк
R5 ..R7 3,3k
--SA1.2
‘20 . . 200 Гц”
“2000 ...2000 Гц"
‘2... 20 кГц’
С4 и 2000
СЗ ц 0,02 мк
к выв 14DD1	+
+5 В
к выв 7 DD1
C2 || 0,2 мк
R2*
2,7k
XS2
Puc. 5.19. Схема частотомера
Глава 5. Полезные радиолюбительские самоделки
297
мер предназначен для работы именно в таком диапазоне, и преградить
прохождение постоянной составляющей сигнала.
Диод VD1 предназначается для ограничения уровня положитель-
ной полуволны до уровня напряжения источника питания, a VD2 сре-
зает отрицательные полуволны входного сигнала. В принципе с этой
задачей вполне справится и внутренний защитный диод микросхемы,
поэтому VD2 можно и не устанавливать. Входное напряжение такого
частотомера находится в пределах 3—8 В. Для повышения чувстви-
тельности прибора на входе можно установить усилитель.
Импульсы положительной полярности, сформированные из вход-
ного сигнала триггером Шмитта, поступают на вход формирователя
измерительных импульсов, выполненного на элементах DD1.3 и
DD1.4. При появлении на входе элемента DD1.3 напряжения низкого
уровня он переключится в единицу.
Поэтому через него и резистор R4 будет заряжаться один из кон-
денсаторов С2—С4. При этом будет возрастать напряжение на ниж-
нем по схеме входе элемента DD1.4 и, в конце концов, достигнет высо-
кого уровня. Но, не смотря на это, элемент DD1.4 остается в состоянии
логической единицы, поскольку на его верхнем входе до сих пор при-
сутствует логический нуль с выхода триггера Шмитта (DD1.2 выход
6). Поэтому через измерительный прибор РА1 протекает очень незна-
чительный ток, стрелка прибора практически не отклоняется.
Появление на выходе триггера Шмитта логической единицы пере-
ключит элемент DD1.4 в состояние'логического нуля. Поэтому через
стрелочный прибор РА1 протекает ток ограниченный сопротивле-
нием резисторов R5—R7.
Та же единица на выходе триггера Шмитта переключит в нулевое
состояние элемент DD1.3. При этом конденсатор формирователя
начинает разряжаться. Снижение напряжения на нем приведет к
тому, что элемент DD1.4 снова установится в состояние логической
единицы, тем самым, заканчивая формирование импульса низкого
уровня. Положение измерительного импульса относительно измеряе-
мого сигнала показано на рис. 5.18, г.
Это интересно знать.
Для каждого предела измерения длительность измерительного
импульса постоянна во всем диапазоне, поэтому угол отклонения
стрелки микроамперметра зависит лишь от частоты следования
этого самого измерительного импульса.
298
Энциклопедия начинающего радиолюбителя
Для разных частот длительность измерительного импульса раз-
лична. Для более высоких частот измерительный импульс должен
быть коротким, а для низких частот — несколько большим. Поэтому
для обеспечения измерений во всем диапазоне звуковых частот
используются три времязадающих конденсатора С2—С4. При емко-
сти конденсатора 0,2 мкФ измеряются частоты 20—200 Гц, 0,02 мкФ —
200—2000 Гц, а при емкости 2000 пФ 2—20 кГц.
Градуировку частотомера проще всего сделать при помощи звуко-
вого генератора, начиная с самого низкочастотного диапазона. Для
этого надо подать на вход сигнал частотой 20 Гц и отметить на шкале
положение стрелки.
После этого подать сигнал частотой 200 Гц, а вращением резистора
R5 установить стрелку на последнее деление шкалы. Подавая частоты
30,40,50—190 Гц отметить положение стрелки на шкале. Аналогичным
образом выполняется настройка и в остальных диапазонах. Возможно,
что понадобится более точный подбор конденсаторов СЗ и С4, чтобы
начало шкалы совпало с отметкой 200 Гц в первом диапазоне.
5.4.	Как подключить нагрузку
к блоку управления на микросхемах
Логические ноль и единица
Все современное оборудование, как промышленное, так и бытовое
приводится в действие электричеством. При этом всю его электриче-
скую схему можно разделить на две большие части:
♦	устройства управления (контроллеры от английского слова
CONTROL — управлять);
♦	исполнительные механизмы.
Лет двадцать назад блоки управления выполнялись на микросхемах
малой и средней степени интеграции. Это были серии микросхем К155,
К561, К133, К176 и им подобные. Они называются логическими циф-
ровыми микросхемами, так как выполняют логические операции над
сигналами, а сами сигналы являются цифровыми (дискретными).
В точности так же, как обычные контакты: «замкнут-разомкнут».
Только в этом случае эти состояния называются соответственно
«логическая единица» и «логический ноль». Напряжение логической
Глава 5. Полезные радиолюбительские самоделки
299
единицы на выходе микросхем находится в пределах от половины
напряжения питания до его полной величины, а напряжение логиче-
ского нуля у таких микросхем, как правило, 0—0,4 В.
Алгоритм работы таких блоков управления осуществлялся за счет
соответствующего соединения микросхем, и количество их было
достаточно велико.
Варианты подключения нагрузки
В настоящее время все блоки управления разрабатываются на
основе микроконтроллеров разных типов. В этом случае алгоритм
работы закладывается не схемным соединением отдельных элементов,
а «прошитой» в микроконтроллере программой.
В связи с этим вместо нескольких десятков, а то и сотен микросхем
блок управления содержит микроконтроллер и некоторое количество
микросхем для взаимодействия с «внешним миром». Но, несмотря
на такое усовершенствование, сигналы микроконтроллерного блока
управления все те же цифровые, что и у старых микросхем.
Понятно, что мощности таких сигналов недостаточно, чтобы вклю-
чить мощную лампу, двигатель, да и просто реле. В этом разделе мы
рассмотрим, какими способами можно подключить к микросхемам
мощные нагрузки.
Самый простой способ — включение нагрузки
через реле. На рис. 5.20 реле включается при помощи
транзистора VT1. Для этого на его базу через рези-
стор R1 от микросхемы подается логическая единица.
Транзистор открывается и включает реле, которое
своими контактами (на рис. 5.20 не показаны) вклю-
чает нагрузку.
Каскад, показанный на рис. 5.21, работает
по-другому: чтобы включить реле на выходе микро-
Рис. 5.20. Схема
включения
нагрузки через реле
схемы должен появиться логиче-
ский 0, который закроет транзи-
стор VT3. При этом транзистор
VT4 откроется и включит реле.
Кнопкой SB3 можно включить реле
вручную.
На обоих рисунках можно заме-
тить, что параллельно обмоткам
VD3--
КД103А2*
R11
SB3 5'1к
Рис. 5.21. Схема включения нагрузки
через реле
---f—> -И2 В
Г~~||<1
VT4
КТ315А
300
Энциклопедия начинающего радиолюбителя
реле включены диоды, причем по отношению к напряжению питания
в обратном (непроводящем) направлении. Их назначение — погасить
ЭДС самоиндукции (может в десять и более раз превышать напряже-
ние питания) при выключении реле и защитить элементы схемы.
Если же в схеме не одно, два реле, а намного больше, то для их под-
ключения выпускается специализированная микросхема ULN2003A,
допускающая подключение до семи реле. Такая схема включения пока-
зана на рис. 5.22, а на рис. 5.23 — внешний вид современного малога-
баритного реле.
D1
AT90S2313-8PI
+5 В------22
С1	1Q
33 ДМГ
И 4МГц 4
Vcc
GND
XTAL2
XTAL1
РВО
РВ1
РВ2
РВЗ
РВ4
РВ5
РВ6
12
13
14
15
16
18
D2
ULN2003A
С2
33
2
3.
_4
_5
6.
2
8
Вх1
Вх2
ВхЗ
Вх4
Вх5
Вхб
Вх7
10
Вых1
Вых2
ВыхЗ
Вых4
Вых5
Выхб
Вых7
Диод
16
15
14
13
12
К1 К7
+5 50 В
Рис. 5.22. Схема включения нагрузки при помощи микросхемы ULN2003A
Рис. 5.23. Внешний
вид современного
малогабаритного реле
На рис. 5.24 показана схема подключения
нагрузки с помощью оптронных тиристоров
ТО125-12,5-6 (вместо которых, ничего не меняя
в схеме, можно подключить реле).
На этой схеме следует обратить внимание
на транзисторный ключ, выполненный на двух
транзисторах VT3, VT4. Подобное усложнение
вызвано тем, что некоторые микроконтроллеры,
например, АТ89С51, АТ89С2051 на время сброса
при включении в течение нескольких миллисекунд удерживают на
всех выводах уровень логической 1. Если нагрузку подключить по
схеме, приведенной на рис. 5.22, то срабатывание нагрузки произой-
дет сразу же при включении питания, что может быть очень нежела-
тельным явлением.
Для того, чтобы включить нагрузку (в данном случае светодиоды
оптронных тиристоров VI, V2) на базу транзистора VT3 через рези-
стор R12 следует подать логический 0, что приведет к открытию VT3
Глава 5. Полезные радиолюбительские самоделки
301
и VT4. Последний зажжет
светодиоды оптотиристоров,
которые откроются и включат
сетевую нагрузку. Оптронные
тиристоры обеспечивают галь-
ваническую развязку от сети
собственно схемы управления,
что повышает электробезопас-
ность и надежность схемы.
Рис. 5.24. Схема подключения нагрузки с
помощью оптронных тиристоров ТО125-12,5-6
Несколько слов о тиристорах и симисторах
Не вдаваясь в технические подробности и вольтамперные харак-
теристики, можно сказать, что тиристор — это простой диод, у них
даже обозначения похожи. Вот только у тиристора имеется еще управ-
ляющий электрод. Если на него подать положительный относительно
катода импульс, даже кратковременный, то тиристор откроется.
В открытом состоянии тиристор будет находиться до тех пор,
пока через него течет ток в прямом направлении. Этот ток должен
быть не менее некоторой величины, называемой током удержания.
Иначе тиристор просто не включится. Выключить тиристор можно,
лишь разорвав цепь или подав напряжение обратной полярности.
Поэтому, чтобы пропустить обе полуволны переменного напряжения
используется встречно-параллельное включение двух тиристоров (см.
рис. 5.24).
Чтобы не делать такого включения выпускаются симисторы или
на английском языке триаки. В них уже в одном корпусе изготовлены
два тиристора, включенные встречно — параллельно. Управляющий
электрод у них общий.
На рис. 5.25 показаны внешний вид и цоколевка тиристоров, а на
рис. 5.26 — то же для триаков.
302
Энциклопедия начинающего радиолюбителя
Рис. 5.25. Внешний вид и
цоколевка тиристоров
PINNING-TO220AB PIN CONFIGURATION SYMBOL
PIN	DESCRIPTION
1 2 3 tab	main terminal 1 main terminal 2 gate main terminal 2
Рис. 5.26. Внешний вид и цоколевка триаков
Схема подключения триака к микроконтроллеру
Рис. 5.27. Схема подключения триака
к микроконтроллеру
На рис. 5.27 показана схема подключения триака к микроконтрол-
леру (выходу микросхемы) при помощи специального маломощного
оптотриака типа МОС3041.
Этот драйвер внутри себя содержит:
♦	светодиод, подключенный к выводам 1 и 2 (на рис. 5.27 показан
вид на микросхему сверху);
♦	собственно оптотриак.
Будучи засвечен светодио-
дом, он открывается (выводы 6
и 4) и, через резистор R1, сое-
диняет управляющий электрод
с анодом, за счет чего открыва-
ется мощный триак.
Резистор R2 предназначен
для того, чтобы не произо-
шло открытия триака в отсут-
ствии управляющего сигнала в
момент включения питания. Цепочка Cl, R3 предназначена для пода-
вления помех в момент переключений.
НЭто интересно знать.
Правда, МОС3041 особых помех не создает, поскольку имеет схему
CROSS ZERO (переход напряжения через 0), и включения происходят в
тот момент, когда сетевое напряжение только перешло через 0.
Все рассмотренные схемы имеют гальваническую развязку от пита-
ющей сети, что обеспечивает надежность работы и электробезопас-
ность при значительной коммутируемой мощности.
Глава 5. Полезные радиолюбительские самоделки
303
Схема подключения тиристоров к микроконтроллеру
Если же мощность незначительна и не требуется гальваническая
развязка контроллера от сети, то возможно подключение тиристоров
непосредственно к микроконтроллеру. Подобная схема приведена на
рис. 5.28.
Х1
Х1
VD1...VD4
RL207
R7
С1 +
ЮОмк—т—
х16В
СОО18М
(С000560)
VS1...VS4
MCR100-6
9.
_8_
7.
6.
_5
_4
3

Рис. 5.28. Схема подключения тиристоров к микроконтроллеру
Это схема елочной гирлянды произведенной, конечно, в Китае.
Управляющие электроды тиристоров MCR 100-6 через резисторы под-
ключены непосредственно к микроконтроллеру (находится на плате
под каплей черного компаунда). Мощность управляющих сигналов
настолько мала, что потребление тока на все четыре сразу, менее 1
миллиампера. При этом обратное напряжение до 800 В и ток до 0,8 А.
Габаритные же размеры, как у транзисторов КТ209.
Схемы, рассмотренные выше, проверены на практике и, как пра-
вило, при ремонте или самостоятельном изготовлении огорчений не
приносят.
5.5.	Простой логический пробник
Назначение
В этом разделе рассматривается схема логического пробника для
отыскания неисправностей цифровых схем, описание его возможно-
стей и приемов работы с пробником.
Общеизвестно, что для ремонта и налаживания электронных циф-
ровых схем необходим осциллограф. Конечно, сейчас прошли те вре-
304
Энциклопедия начинающего радиолюбителя
мена, когда приходилось на заводах ремонтировать большие ЭВМ.
Зато появились устройства различного назначения на микрокон-
троллерах, специализированных микросхемах, большое количество
устройств с использованием цифровых микросхем малой степени
интеграции (еще не все предприятия и организации успели приобре-
сти современное импортное оборудование).
Обычным авометром невозможно увидеть процессы, происходя-
щие в импульсных схемах и сделать выводы о работе схемы в целом.
Но осциллограф под рукой может оказаться не всегда. Вот в этом слу-
чае может оказать неоценимую помощь описываемый логический
пробник.
Подобных устройств в литературе было описано немало, и все они
при одинаковом назначении все-таки имеют совершенно разные пара-
метры: есть такие, что просто неудобны и непонятны в работе. Такие
пробники выпускались отечественной промышленностью до конца
прошлого века.
Схема пробника, рассмотренного в этом разделе, показала себя
надежной и удобной в работе.
Основное отличие данной схемы от подобных — минимальное
количество деталей при достаточно широких возможностях. Одной
из особенностей схемы является наличие второго входа, что иногда
позволяет обходиться без двулучевого осциллографа.
Описание принципиальной схемы
Схема логического пробника показана на рис. 5.29.
Питание пробника (+5 В) осуществляется от проверяемой схемы.
Исследуемый сигнал поступает на базы входных транзисторов VT1,
VT2, предназначенных для увеличения входного сопротивления при-
бора. Далее, через диоды VD1, VD2 сигнал проходит на элементы D 1.2,
D1.3, D1.4, которые зажигают красный и зеленый светодиоды.
Приемы работы с пробником
Свечение красного светодиода говорит о наличии на входе 1 логи-
ческой единицы, а зеленого — логического нуля.
Для описываемого пробника напряжение логического нуля 0—0,4 В,
а логической единицы 2,4—5,0 В. Если вход 1 пробника никуда не под-
ключен, оба светодиода погашены.
Глава 5. Полезные радиолюбительские самоделки
305
Рис. 5.29. Электрическая принципиальная схема логического пробника
В том случае, когда вход 1 подключен к проверяемой схеме, и оба
светодиода погашены, можно предположить, что есть неисправность.
Такой уровень называется «серым».
Кроме показа логических уровней нуля и единицы пробник также
может показывать наличие импульсов. Для этих целей служит дво-
ичный счетчик D2, к выходам которого подсоединены светодиоды
HL1—HL4 желтого цвета.
С приходом каждого импульса состояние счетчика увеличивается
на единицу. Если частота следования импульсов невелика, то можно
увидеть мигание светодиодов счетчика, даже если импульс длительно-
стью несколько микросекунд появляется раз в секунду или еще реже.
Такой процесс можно зафиксировать только с помощью запоминаю-
щего осциллографа — прибора достаточно дорогого и редкого.
Это интересно знать.
Когда импульсы следуют с высокой частотой, кажется, что свето-
диоды HL1—HL4 светятся непрерывно, хотя на самом деле зажига-
ются импульсами.
По характеру свечения красного и зеленого светодиодов можно
приблизительно оценить форму импульсов. Если яркость свечения
306
Энциклопедия начинающего радиолюбителя
обоих светодиодов одинакова, то длительность импульса (лог. 1) равна
длительности паузы (лог.О). Более интенсивное свечение красного све-
тодиода говорит о том, что длительность импульса (лог.1) больше, чем
длительность паузы (лог. 0), и наоборот.
Соотношение импульса и паузы может быть таким, что заметно
свечение только лишь одного светодиода. Но если при этом счетчик
продолжает считать, то значит идут импульсы. Для сброса счетчика
используется кнопка S1: если после ее нажатия и отпускания свето-
диоды HL1—HL4 погасли и своего состояния не изменяют, то импуль-
сов нет, а пробник показывает просто логический уровень нуля или
единицы.
Несколько слов о деталях
Диоды VD1, VD2 могут быть заменены любыми импульсными
маломощными диодами. Только при этом следует помнить, что VD1
должен быть кремниевым, a VD2 обязательно германиевым: именно
они разделяют уровень нуля и единицы. Транзисторы могут быть
с любыми буквенными индексами, либо заменены на КТ 3102 и
КТ3107.
Микросхемы могут быть заменены импортными аналогами:
К155ЛАЗ — на SN7400N, а К155ИЕ5 — на SN7493N.
Конструкция пробника произвольна, но лучше всего выполнить
его с помощью печатного монтажа в виде щупа, поместив в подходя-
щий пластмассовый корпус.
Будьте осторожны.
При работе с пробником необходимо внимательно следить за тем,
чтобы не подключить питание к цепям с напряжением более 5 В, а
также не касаться таких цепей измерительным щупом. Подобные
касания приводят к ремонту прибора.
Глава 5. Полезные радиолюбительские самоделки
307
5.6.	Индикаторы и сигнализаторы на регулируемом
стабилитроне TL431
Назначение
Интегральный стабилизатор TL431 применяется в основном в бло-
ках питания. Однако, для него можно найти еще немало применений.
В этом разделе будет рассказано о простых и полезных устройствах,
выполненных с применением микросхемы TL431. Но в данном случае
не надо пугаться слова «микросхема», у нее всего три вывода, и внешне
она похожа на простой маломощный транзистор в корпусе ТО90.
Сначала немного истории
Уж так повелось, что всем электронщикам известны магические
числа 431, 494. Что это такое?
Компания TEXAS INSTRUMENTS стояла у самых истоков полу-
проводниковой эры. Все это время она находится на первых местах в
списке мировых лидеров в производстве электронных компонентов,
прочно удерживаясь в первой десятке или, как чаще говорят, в миро-
вом рейтинге ТОР-10. Первая интегральная микросхема была создана
еще в 1958 году сотрудником этой компании Джеком Килби.
Сейчас компания TI выпускает широкий ассортимент микросхем,
название которых начинается с префиксов TL и SN. Это соответ-
ственно аналоговые и логические (цифровые) микросхемы, которые
навсегда вошли в историю компании TI и до сих пор находят широ-
чайшее применение.
В числе самых первых в списке «магических» микросхем следует,
наверно, считать регулируемый стабилизатор напряжения TL431. В
трехвыводном корпусе этой микросхемы спрятано 10 транзисторов,
а функция, выполняемая ею, одинакова с обычным стабилитроном
(диод Зенера).
Но за счет подобного усложнения микросхема обладает более высо-
кой термостабильностью и повышенной крутизной характеристики.
Главная же ее особенность в том, что при помощи внешнего делителя
напряжение стабилизации можно изменять в пределах 2,5—30 В. У
последних моделей нижний порог составляет 1,25 В.
TL431 была создана сотрудником компании TI Барни Холландом в
начале семидесятых годов. Тогда он занимался копированием микро-
308
Энциклопедия начинающего радиолюбителя
Рис. 5.30.
Функциональная схема
TL431
схемы стабилизатора другой компании. У нас бы сказали сдирания, а
не копирования. Так вот Барни Холланд позаимствовал из оригиналь-
ной микросхемы источник опорного напряжения, а уже на его основе
создал отдельную микросхему-стабилизатор. Сначала она называлась
TL430, а после некоторых усовершенствований получила название
TL431.
С тех пор прошло немало времени, а дет сейчас ни одного ком-
пьютерного блока питания, где бы она не нашла применения. Она
также находит применение практически во всех
маломощных импульсных источниках питания.
Один из таких источников теперь есть в каж-
дом доме, — это зарядное устройство для сото-
вых телефонов. Такому долгожительству можно
только позавидовать. На рис. 5.30 показана функ-
циональная схема TL431.
Также Барни Холландом была создана не
менее известная и до сих пор востребованная
микросхема TL494. Это двухтактный ШИМ-
контроллер, на базе которого было создано множество моделей
импульсных источников питания. Поэтому число 494 также по праву
относится к «магическим».
А теперь перейдем к рассмотрению различных конструкций на базе
микросхемы TL431.
Индикаторы и сигнализаторы
Микросхема TL431 может применяться не только по своему пря-
мому назначению как стабилитрон в блоках питания. На ее основе
возможно создание различных световых индикаторов и даже звуко-
вых сигнализаторов. С помощью подобных устройств можно отсле-
живать много различных параметров.
В первую очередь, это просто электрическое напряжение. Если же
какую-либо физическую величину с помощью датчиков представить
в виде напряжения, то можно сделать устройство, контролирующее,
например, уровень воды в емкости, температуру и влажность, осве-
щенность или давление жидкости или газа.
Глава 5. Полезные радиолюбительские самоделки
309
R3
510
АЛ307БМ
DA1
TL431
Сигнализатор превышения напряжения
Работа такого сигнализатора основана на том, что при напряжении
на управляющем электроде стабилитрона DA1 (вывод 1) менее 2,5 В
стабилитрон закрыт, через него протекает лишь небольшой ток, как
правило, не более 0,3—0,4 мА. Но этого тока достаточно для очень сла-
бого свечения светодиода HL1. Чтобы этого явления не наблюдалось,
достаточно параллельно светодиоду подключить резистор сопротив-
лением примерно 2—3 кОм. Схема сигнали-
затора превышения напряжения показана на
рис. 5.31.
Если же напряжение на управляющем элек-
троде превысит 2,5 В, стабилитрон откроется R1
и засветится светодйод HL1. Необходимое
ограничение тока через стабилитрон DA1 и R2*
светодиод HL1 обеспечивает резистор R3.
Максимальный ток стабилитрона составляет
100 мА, в то время как тот же параметр у све-
тодиода HL1 — всего 20 мА. Именно из этого
условия и рассчитывается сопротивление резистора R3. более точно
это сопротивление можно рассчитать по нижеприведенной формуле.
R3 = (U„„ - и„, - Ud,)/Iw.
Здесь использованы следующие обозначения: UnMT — напряжение
питания, Uhl — прямое падение напряжения на светодиоде, Uda —
напряжение на открытой микросхеме (обычно 2 В), Ihl — ток свето-
диода (задается в пределах 5—15 мА).
Также не следует забывать о том, что максимальное напряжение
для стабилитрона TL431 всего 36 В. Этот параметр также превышать
нельзя.
:. 5.37. Сигнализатор
вышения напряжения
Уровень срабатывания сигнализатора
Напряжение на управляющем электроде, при котором загорается
светодиод HL1 (U3) задается делителем Rl, R2. параметры делителя
рассчитываются по формуле:
R2 = 2,5 х R1/(U3 - 2,5).
Для более точной настройки порога срабатывания можно вместо
резистора R2 установить подстроечный, номиналом раза в полтора
больше, чем получилось по расчету. После того, как настойка произ-
310
Энциклопедия начинающего радиолюбителя
ведена, его можно заменить постоянным резистором, сопротивление
которого равно сопротивлению введенной части подстроечного.
Иногда требуется контролировать несколько уровней напряжения.
В этом случае потребуются три таких сигнализатора, каждый из кото-
рых настроен на свое напряжение. Таким образом, возможно создание
целой линейки индикаторов, линейной шкалы.
Для питания цепи индикации, состоящей из светодиода HL1 и
резистора R3, можно применить отдельный источник питания, даже
нестабилизированный. В этом случае контролируемое напряжение
подается на верхний по схеме вывод резистора R1, который следует
отключить от резистора R3. При таком включении контролируемое
напряжение может находиться в пределах от трех, до нескольких
десятков вольт.
Индикатор пониженного напряжения
Индикатор пониженного напряжения показан на рис. 5.32. Отличие
этой схемы от предыдущей в том, что светодиод включен по-другому.
Такое включение называется инверсным, поскольку светодиод зажига-
ется в том случае, когда микросхема закрыта. В
случае если контролируемое напряжение пре-
вышает порог, установленный делителем R1,
R2, микросхема открыта, и ток протекает через
резистор R3 и выводы 3-2 (катод-анод) микро-
схемы.
На микросхеме в этом случае присутствует
падение напряжения 2 В, которого не доста-
точно для зажигания светодиода. Чтобы све-
тодиод гарантированно не зажегся, после-
довательно с ним установлены два диода.
Некоторые типы светодиодов, например,
синие, белые и некоторые типы зеленых,
зажигаются, когда напряжение на них превышает 2,2 В. В этом случае
вместо диодов VD1, VD2 устанавливаются перемычки из проволоки.
Когда контролируемое напряжение станет меньше установленного
делителем Rl, R2, микросхема закроется, напряжение на ее выходе
будет намного больше 2 В, поэтому светодиод HL1 зажжется.
Если требуется контролировать только изменение напряжения
индикатор можно собрать по схеме, представленной на рис. 5.33.
КЗП VD1.VD2
510Н КД103Б
R2*
R1
100к
з
2
Т“] DA1
A TL431
VD1 VD2
-И----М-
АЛ307БМ
Рис. 5.32. Схема
индикатора пониженного
напряжения
Глава 5. Полезные радиолюбительские самоделки
311
Рис, 5.33, Индикатор
изменения напряжения
Рис. 5.34. Схема контроля параметров
окружающей среды
В этом индикаторе применен двухцветный светодиод HL1. Если
контролируемое напряжение превышает пороговое значение, светится
красный светодиод, а если напряжение понижено, то горит зеленый.
В случае, когда напряжение находится вблизи заданного порога
(примерно 0,05—0,1 В) погашены оба индикатора, так как передаточ-
ная характеристика стабилитрона имеет вполне определенную кру-
тизну.
Если требуется следить за изменением какой-либо физической
величины, то резистор R2 можно заменить датчиком, изменяющим
сопротивление под действием окружающей среды. Подобное устрой-
ство показано на рис. 5.34.
Условно на одной схеме показано сразу несколько датчиков. Если
это будет фототранзистор, то получится фотореле. Пока освещенность
большая, фототранзистор открыт, и его сопротивление невелико.
Поэтому напряжение на управляющем выводе DA1 меньше порого-
вого, вследствие этого светодиод не светит.
По мере снижения освещенности сопротивление фототранзистора
увеличивается, что приводит к возрастанию напряжения на управля-
ющем выводе DA1. Когда это напряжение превысит пороговое (2,5 В),
стабилитрон открывается и зажигается светодиод.
Если вместо фототранзистора к входу устройства подключить тер-
морезистор, например серии ММТ, получится индикатор темпера-
туры: при понижении температуры светодиод будет загораться.
Эту же схему можно применить в качестве датчика влажности,
например, земли. Для этого вместо терморезистора или фототранзи-
стора следует подключить электроды из нержавеющей стали, кото-
рые на некотором расстоянии друг от друга воткнуть в землю. При
высыхании земли до уровня, определенного при настройке, светодиод
зажжется.
312
Энциклопедия начинающего радиолюбителя
Рис. 5.35. Схема звукового индикатора
уровня жидкости
Порог срабатывания устройства
во всех случаях устанавливается с
помощью переменного резистора R1.
Кроме перечисленных световых
индикаторов на микросхеме TL431,
возможно собрать и звуковой инди-
катор. Схема такого индикатора
показана на рис. 5.35.
Для контроля уровня жидкости,
например, воды в ванне, к схеме
подключается датчик из двух нержавеющих пластин, которые рас-
положены на расстоянии нескольких миллиметров друг от друга.
Когда вода достигнет датчика, его сопротивление уменьшается,
а микросхема через резисторы Rl R2 входит в линейный режим.
Поэтому возникает автогенерация на резонансной частоте пьезокера-
мического излучателя НА1, на которой и зазвучит звуковой сигнал.
В качестве излучателя можно применить излучатель ЗП-З. Питание
устройства производится от напряжения 5—12 В. Это позволяет
питать его даже от гальванических батарей, что делает возможным
использование его в разных местах, в том числе и в ванной.
Основная область применения микросхемы TL434, конечно же,
блоки питания. Но, как видим, только этим возможности микросхемы
не ограничиваются.
5.7.	Простой терморегулятор
Назначение
Еще одно необычное применение регулируемого стабилитрона
TL431 — простой терморегулятор. Всем, кто когда-нибудь занимался
ремонтом современных блоков питания компьютеров или различных
зарядных устройств — для сотовых телефонов, для зарядки «паль-
чиковых» аккумуляторов типоразмера ААА и АА, хорошо известна
маленькая деталька — TL431. Это так называемый регулируемый ста-
билитрон (отечественный аналог КР142ЕН19А). Вот уж тут воистину
можно сказать: «Мал золотник, да дорог».
Глава 5. Полезные радиолюбительские самоделки
313
Принцип действия
Логика работы стабилитрона такова: когда на управляющем элек-
троде напряжение превышает 2,5 В (задается внутренним опорным
напряжением) стабилитрон, по сути дела являющийся микросхемой,
открыт. В этом состоянии через него и нагрузку протекает ток. Если
же это напряжение становится чуть меньше указанного порога, ста-
билитрон закрывается и отключает нагрузку.
При работе такого стабилитрона в источниках питания в качестве
нагрузки чаще всего используется излучающий светодиод оптрона,
управляющего силовым транзистором. Это в тех случаях, когда необ-
ходима гальваническая развязка первичной и вторичной цепей.
Если такой развязки не требуется, то стабилитрон может управ-
лять непосредственно силовым транзистором. Выходная мощность
стабилитрона-микросхемы такова, что с его помощью можно управ-
лять маломощным реле. Именно это позволило применить его в кон-
струкции терморегулятора.
В предлагаемой конструкции стабилитрон используется в качестве
компаратора. При этом у него только один вход: второго входа для
подачи опорного напряжения не требуется, так как оно вырабатыва-
ется внутри данной микросхемы. Такое решение позволяет предельно
упростить конструкцию и уменьшить количество деталей.
Теперь, как в описании любой конструкции, следует сказать
несколько слов о деталях и, собственно, о принципе работы данного
терморегулятора. Схема терморегулятора показана на рис. 5.36.
Напряжение на управляющем электроде 1 задается с помощью
делителя Rl, R2 и R4. В качестве R4 используется терморезистор с
отрицательным ТКС, поэтому при нагревании его сопротивление
уменьшается. Когда на выводе 1 напряжение выше 2,5 В микросхема
открыта, реле включено.
Контакты реле включают симистор D2, который включает нагрузку. С
повышением температуры сопротивление терморезистора падает, за счет
чего напряжение на выводе 1
становится ниже 2,5 В — реле
отключается, отключается
нагрузка. С помощью пере-
менного резистора R1 про-
изводится настройка темпе-
ратуры срабатывания термо-
Рис. 5.36. Схема простого треморегулятора
регулятора.
314
Энциклопедия начинающего радиолюбителя
Датчик температуры должен быть расположен в зоне измерения
температуры: если это, например, электрокотел, то датчик должен
быть закреплен на трубе, выходящей из котла.
Включение симистора с помощью реле обеспечивает гальваниче-
скую развязку терморезистора от сети.
Терморезистор типа КМТ, ММТ, СТ1. В качестве реле возможно
применение РЭС-55А с обмоткой на 10—12 В. Симистор КУ208Г
позволяет включить нагрузку до 1,5 кВт. Если нагрузка не более 200 Вт,
то симистор может работать без применения радиатора.
5.8.	Повышающий регулятор мощности
для паяльника
Назначение
Иногда при пониженном напряжении в сети или пайке массивных
деталей пользоваться паяльником становится просто невозможно.
Вот тут на помощь и может придти повышающий регулятор мощно-
сти для паяльника.
Есть множество руководств и статей как выполнить качественную
пайку. Кроме применения качественных флюсов и припоев качество
пайки в немалой степени зависит от температуры паяльника.
Известно множество схем регуляторов мощности паяльника:
от простейшего включения диода последовательно с паяльником
до весьма сложных устройств, стабилизирующих температуру. Но,
к сожалению, все подобные устройства могут работать только на
понижение мощности, т. е. регулирование мощности происходит от
0—100% или 50—100%.
Но иногда мощности паяльника не хватает, например, когда напря-
жение в сети ниже, чем 220 В, либо требуется прогреть большие
детали. Чаще такое случается при выпаивании деталей из старых плат.
Для подобных случаев просто незаменим регулятор мощности опи-
санный ниже.
Идея сама по себе не новая: нагрузка (паяльник) питается выпрям-
ленным сетевым напряжением, которое, после сглаживания электро-
литическим конденсатором, имеет величину в 1,41 раза больше, чем
действующее напряжение сети. При напряжении в сети 220 В выпрям-
Глава 5. Полезные радиолюбительские самоделки
315
<-тг
00
о
С\1
OJ
2
ХР1
Рис. 5.37. Схема повышающего регулятора мощности для паяльника
Г<+
Ц-
XS1
ленное постоянное напряжение на конденсаторе будет 310 В. Даже,
если напряжение в сети упадет до 170 В, после выпрямителя будет
170 х 1,41 = 239,7 В, что позволит нагреть паяльник до оптимальной
температуры.
Схема повышающего регулятора мощности для паяльника пока-
зана на рис. 5.37.
Описание схемы регулятора мощности
Входной выпрямитель выполнен на мосте VD1 и электролитиче-
ском конденсаторе С1, рабочее напряжение которого должно быть не
менее 400 В.
Выходной каскад регулятора выполнен на ключевом полевом тран-
зисторе IRF840, мощности которого вполне достаточно, чтобы даже
без радиатора работать с паяльником до 65 Вт. На практике замечено,
что паяльники большой мощности в подобном повышающем регуля-
торе не нуждаются. Даже при пониженном напряжении в сети они
нагреваются выше необходимой температуры.
Управление ключевым транзистором производится от ШИМ гене-
ратора, выполненного на микросхеме DD1. Конденсатор С2 задает
частоту генератора.
На деталях R5, VD4, СЗ выполнен стабилизатор параметрического
типа, от которого питается микросхема DD1.
Диод VD5 установлен на случай включения нагрузки, имею-
щей индуктивный характер, чтобы защитить выходной транзистор
от выбросов напряжения самоиндукции. Если конструкция будет
использоваться только с паяльником, то его можно не ставить.
316
Энциклопедия начинающего радиолюбителя
Конструкция и детали повышающего
регулятора мощности для паяльника
Конструкция регулятора произвольная, например, можно выпол-
нить навесным монтажом прямо в корпусе розетки. В этом случае
детали должны быть малогабаритными.
Все резисторы мощностью 0,125 Вт, за исключением R5, мощность
которого не менее двух ватт. Возможно, при настройке его номинал
придется подобрать так, чтобы напряжение питания микросхемы
было 11—12 В.
Возможные замены деталей
Выпрямительный мостик можно выполнить из диодов на ток
не менее 2 А, микросхему можно заменить на К561ЛА7. В качестве
выходного транзистора вполне подойдет IRF740.
При исправных деталях и отсутствии ошибок в монтаже схема
регулятора мощности паяльника в наладке не нуждается.
5.9.	Простой регулятор мощности
для плавного включения ламп,
собранный на микросхеме КР1182ПМ1
Назначение
Регуляторы мощности находят широкое применение. Самым про-
стейшим из них можно считать обычный диод, включенный последо-
вательно с нагрузкой. Такое «регулирование» чаще всего применяется
в двух случаях: как средство продления жизни лампы накаливания
(обычно на лестничных площадках в подъездах) и для предотвраще-
ния перегрева паяльника. В остальных случаях регуляторы служат для
изменения мощности в нагрузке в широких пределах.
Конструкций регуляторов достаточно много: от самых простых до
весьма сложных. Одним из способов создания простых, надежных и
многофункциональных регуляторов стало создание специализиро-
ванной микросхемы КР1182ПМ1.
Глава 5. Полезные радиолюбительские самоделки
317
Специализированная микросхема КР1182ПМ1
Микросхема КР1182ПМ1 представляет фазовый регулятор, кон-
структивно выполненный в корпусе конструкции POWEP-DIP.
Корпус — шестнадцативыводный, шаг выводов — метрический.
Выводы 4, 5 и 12,13 — не используются, хотя внутри микросхемы они
соединены с кристаллом механически. Их назначение состоит в отве-
дении тепла от кристалла. Также не используются для подключения
выводы 1, 2 и 7, 8. Чертеж корпуса микросхемы показан на рис. 5.38.
Область применения
микросхемы КР1182ПМ1
очень широка. Во-первых,
это управление работой
ламп накаливания, пред-
усматривающее как соб-
ственно регулирование
мощности, так и обеспече-
ние плавного включения и
отключения.
Во-вторых, КР1182ПМ1
с успехом применяется для
регулирования частоты вра- рис $ корпус микросхемы powep-dip
щения электродвигателей.
И, в-третьих, для управления мощными тиристорами и симисто-
рами, что дает возможность увеличения мощности нагрузки. Без под-
ключения внешних тиристоров микросхема может коммутировать
мощность не более 150 Вт, что, согласитесь, не так уж и мало при таких
размерах.
Схема просто регулятора мощности
На рис. 5.39 показана схема просто регулятора мощности, управ-
ляемого от руки. В этом случае лучше всего в качестве регулирующего
резистора применить переменный резистор с выключателем.
Это интересно знать.
Резистор следует включить таким образом, чтобы при выключен-
ном S41 его сопротивление было минимальным.
318
Энциклопедия начинающего радиолюбителя
Таким образом, при включении и вра-
щении резистора R1 мощность будет
изменяться от нуля до максимума.
Подобный регулятор подойдет для регу-
лирования яркости светильника, нагрева
паяльника, частоты вращения бытового
вентилятора.
С1 1мкх5В
С2 1мк х 5 В
Рис. 5.39. Регулятор мощности
на микросхеме КР1182ПМ1
D1
КР1182ПМ1
6
Параллельное включение двух микросхем KP1182ПМ1
Как уже было сказано выше, мощность, коммутируемая одной микро-
схемой КР1182ПМ1 не превышает 150 Вт. Если есть необходимость в
Рис. 5.40. Параллельное включение
микросхем КР1182ПМ1
увеличении мощности устрой-
ства, можно применить парал-
лельное включение двух микро-
схем КР1182ПМ1, как показано на
рис. 5.40. Такое подключение дает
возможность управлять нагрузкой
мощностью не менее 300 Вт.
Проще всего такое подключе-
ние осуществить, напаяв микро-
схемы в «два этажа», — допол-
нительная микросхема просто
припаивается к той, что уже уста-
новлена на печатной плате. При
этом никакой переделки самой
платы не требуется.
Увеличение мощности схемы
с помощью подключения нагрузки через симистор
Если мощность нагрузки такова, что даже параллельное включение
микросхем с Пей не справится, то мощность регулятора можно значи-
тельно увеличить с помощью подключения нагрузки через симистор.
В этом случае микросхема управляет лишь симистором, а послед-
ний — управляет собственно нагрузкой. Схема такого подключения
показана на рис. 5.41.
Как и в предыдущем случае, в качестве регулирующего элемента
применен переменный резистор R1, совмещенный с выключателем
Глава 5. Полезные радиолюбительские самоделки
319
SA1. Только подключение его
несколько иное. Отключение
нагрузки происходит, когда кон-
тактная группа SA1 замыкает
контакты 3 и 6 микросхемы.
Соответственно, в этом положе-
нии резистор R1 должен иметь
минимальное сопротивление.
Рис. 5.41. Подключение мощной
нагрузки через симистор
Это интересно знать.
Тут уместно сделать такое напоминание, — запомните, что если
контакты микросхемы 3 и 6 замкнуты, то нагрузка будет отклю-
чена!
На этом область применения микросхемы КР1182ПМ1 далеко не
заканчивается! Вместо простого контакта, замыкающего 3 и 6 выводы
можно подключить фототранзистор, — получится сумеречный
выключатель с плавным включением. Если к этим выводам подклю-
чить транзисторный оптрон, появляется возможность стабилизации
переменного напряжения либо управления от устройства на микро-
контроллере. Всех возможностей просто не перечесть.
Далее будет рассмотрена схема плавного запуска трехфазного дви-
гателя, выполненная на базе микросхем КР1182ПМ1.
5.10.	Схема плавного запуска
трехфазного двигателя, выполненная
на базе микросхем КР1182ПМ1
Устройства плавного пуска электродвигателя
Плавный пуск электродвигателя в последнее время применяется
все чаще. Области его применения разнообразны и многочисленны.
Это промышленность, электротранспорт, коммунальное и сельское
хозяйство. Применение подобных устройств позволяет значительно
снизить пусковые нагрузки на электродвигатель и исполнительные
механизмы, тем самым, продлив срок их службы.
320
Энциклопедия начинающего радиолюбителя
Пусковые токи достигают значений в 7—10 раз выше, чем в рабочем
режиме. Это приводит к «просаживанию» напряжения в питающей
сети, что отрицательно сказывается не только на работе остальных
потребителей, но и самого двигателя. Время пуска затягивается, что
может привести к перегреву обмоток и постепенному разрушению их
изоляции. Это способствует преждевременному выходу электродви-
гателя из строя.
Устройства плавного пуска позволяют значительно снизить пуско-
вые нагрузки на электродвигатель и электросеть, что особенно акту-
ально в сельской местности либо при питании двигателя от автоном-
ной электростанции.
В момент запуска двигателя момент на его валу очень нестабилен
и превышает номинальное значение более чем в пять раз. Поэтому
пусковые нагрузки исполнительных механизмов также повышены по
сравнению с работой в установившемся режиме и могут достигать до
500 процентов. Нестабильность момента при пуске приводит к удар-
ным нагрузкам на зубья шестерен, срезанию шпонок и иногда даже к
скручиванию валов.
Устройства плавного пуска электродвигателя значительно умень-
шают пусковые нагрузки на механизм: плавно выбираются зазоры
между зубьями шестерен, что препятствует их поломке. В ременных
передачах также плавно натягиваются приводные ремни, что умень-
шает износ механизмов.
Кроме плавного пуска на работе механизмов благотворно сказыва-
ется режим плавного торможения. Если двигатель приводит в движе-
ние насос, то плавное торможение позволяет избежать гидравличе-
ского удара при выключении агрегата.
Устройства плавного пуска промышленного изготовления
Устройства плавного пуска в настоящее время выпускается мно-
гими фирмами, например, Siemens, Danfoss, Schneider Electric. Такие
устройства обладают многими функциями, которые программиру-
ются пользователем. Это время разгона, время торможения, защита
от перегрузок и множество других дополнительных функций.
При всех достоинствах фирменные устройства обладают одним
недостатком, — достаточно высокой ценой. Вместе с тем можно соз-
дать подобное устройство самостоятельно. Стоимость его при этом
получится небольшой.
Глава 5. Полезные радиолюбительские самоделки
321
Устройство плавного пуска на микросхеме КР1182ПМ1
В предыдущем разделе рассказывалось о специализированной
микросхеме КР1182ПМ1, представляющей фазовый регулятор мощ-
ности. Были рассмотрены типовые схемы ее включения, устройства
плавного запуска ламп накаливания и просто регуляторы мощности в
нагрузке. На основе этой микросхемы возможно создание достаточно
простого устройства плавного пуска трехфазного электродвигателя.
Схема устройства показана на рис. 5.42.
А
В
С
С5 1мкх 25 В
C1
100mk
x25B
DA1 КР1182ПМ1
16
44-
VD2
VS4
R1
3,3k
L-4HCNT1
с-
с+
HHCNT2
3.
6.
9
14
АС1 J5J
VS1
АС2
10
VS5
□ R8
□ 47
RU1
TVR20471
К1.1
C2
100mk
x25B
R2
3,3k
К2 1
С6 1мкх 25 В
С7 1мкх 25 В
DA2J<P1182ПМ1
16
t-^CNT1
С-
С+
3
6
Д- CNT2
14
R5
390
44-
VD3
VS5
L1
АС1 J5J
VS2
RU2
TVR20471
АС2
10
VS6
IR9
147
С8 1мкх25 В
R6
390
L2
С9 1мкх25 В
C11...C13 0,22mkx630B
VD2...VD7 1N4007
VS1 ..VS6 40TPS12
DA3 КР1182ПМ1
16
44-
VD4
VS6
СЮ 1мк х 25 В
VD1
DB1
C3
100mk
x25B
L-^CNTI
с-
с+
3
6
Д- CNT2
АС2
Д +STU
2
14
АС1 J5J
VS3
RU3
TVR20471
10
R7
390
VS7
[JR10
1|47
L3
DA4 7812
3
С4
1000мк = =
х35В
R4
1k
АЛ307БМ
"СЕТЬ”
К1
К2
КЗ
S Utlb"	г\о г-Ц
у срдзср g
АЛ307БМ
“РАБОТА”
R11
1к
N
Рис. 5.42. Схема устройства плавного пуска двигателя
322
Энциклопедия начинающего радиолюбителя
Плавный пуск осуществляется при помощи постепенного увели-
чения напряжения на обмотках двигателя от нулевого значения до
номинального. Это достигается за счет увеличения угла открывания
тиристорных ключей за время, называемое временем запуска.
Описание схемы
В конструкции используется трехфазный электродвигатель 50 Гц,
380 В. Обмотки двигателя, соединенные «звездой», подключаются
к выходным цепям, обозначенным на схеме как LI, L2, L3. Средняя
точка «звезды» подключается к сетевой нейтрали (N).
Выходные ключи выполнены на тиристорах, включенных встречно-
параллельно. В конструкции применены импортные тиристоры типа
40TPS12. При небольшой стоимости они обладают достаточно боль-
шим током — до 35 А, а их обратное напряжение — 1200 В. Кроме них
в ключах присутствуют еще несколько элементов. Их назначение сле-
дующее: демпфирующие RC-цепочки, включенные параллельно тири-
сторам, предотвращают ложные включения последних (на схеме это
R8C11, R9C12, R10C13), а с помощью варисторов RU1—RU3 поглоща-
ются коммутационные помехи, амплитуда которых превышает 500 В.
В качестве управляющих узлов для выходных ключей используются
микросхемы DA1—DA3 типа КР1182ПМ1. Конденсаторы С5—СЮ
внутри микросхемы формируют пилообразное напряжение, кото-
рое синхронизировано сетевым. Сигналы управления тиристорами в
микросхеме формируются путем сравнения пилообразного напряже-
ния с напряжением между выводами микросхемы 3 и 6.
Для питания реле К1—КЗ в устройстве имеется блок питания,
который состоит всего из нескольких элементов. Это трансформатор
Т1, выпрямительный мостик VD1, сглаживающий конденсатор С4.
На выходе выпрямителя установлен интегральный стабилизатор DA4
типа 7812 обеспечивающий на выходе напряжение 12 В, и защиту от
коротких замыканий и перегрузок на выходе.
Описание работы устройства плавного пуска электродвигателей
Сетевое напряжение на схему подается при замыкании силового
выключателя Q1. Однако, двигатель еще не запускается. Это про-
исходит потому, что обмотки реле К1—КЗ пока обесточены, и их
нормально-замкнутые контакты шунтируют выводы 3 и 6 микро-
Глава 5. Полезные радиолюбительские самоделки
323
схем DA1—DA3 через резисторы R1—R3. Это обстоятельство не дает
заряжаться конденсаторам С1—СЗ, поэтому управляющие импульсы
микросхемы не вырабатывают.
Пуск устройства в работу. При замыкании тумблера SA1 напряже-
ние 12 В включает реле К1—КЗ. Их нормально-замкнутые контакты
размыкаются, что обеспечивает возможность зарядки конденсаторов
С1—СЗ от внутренних генераторов тока.
Вместе с увеличением напряжения на этих конденсаторах увеличи-
вается и угол открывания тиристоров. Тем самым достигается плавное
увеличение напряжения на обмотках двигателя. Когда конденсаторы
зарядятся полностью, угол включения тиристоров достигнет макси-
мальной величины, и частота вращения электродвигателя достигнет
номинальной.
Отключение двигателя, плавное торможение. Для выключения
двигателя следует разомкнуть выключатель SA1. Это приведет к
отключению реле К1—КЗ. Их нормально-замкнутые контакты зам-
кнутся, что приведет к разряду конденсаторов С1—СЗ через рези-
сторы R1—R3. Разряд конденсаторов будет длиться несколько секунд,
за это же время произойдет останов двигателя.
При пуске двигателя в нулевом проводе могут протекать значи-
тельные токи. Это происходит от того, что в процессе плавного раз-
гона токи в обмотках двигателя несинусоидальные, но особо бояться
этого не стоит: процесс пуска достаточно кратковременный. В уста-
новившемся же режиме этот ток будет много меньше (не более десяти
процентов тока фазы в номинальном режиме), что обусловлено лишь
технологическим разбросом параметров обмоток и «перекосом» фаз.
От этих явлений избавиться уже невозможно.
Детали и конструкция
Для сборки устройства необходимы следующие детали.
Трансформатор мощностью не более 15 Вт, с напряжением выходной
обмотки 15—17 В.
В качестве реле К1—КЗ подойдут любые реле с напряжением
катушки 12 В, имеющие нормально-замкнутый или переключающий
контакт, например, TRU-12VDC-SB-SL.
Конденсаторы СП—С13 типа К73-17 на рабочее напряжение не
менее 600 В.
324
Энциклопедия начинающего радиолюбителя
Устройство выполнено на печатной плате. Собранное устройство
следует поместить в пластмассовый корпус подходящих размеров, на
лицевой панели которого поместить выключатель SA1 и светодиоды
HL1 и HL2.
Подключение двигателя
Подключение выключателя Q1 и двигателя выполняется прово-
дами, сечение которых соответствует мощности последнего. Нулевой
провод выполняется тем же проводом, что и фазные. При указанных
на схеме номиналах деталей возможно подключение двигателей мощ-
ностью до четырех киловатт.
Если предполагается использовать двигатель мощностью не более
полутора киловатт, а частота пусков не будет превышать 10—15 в час,
то мощность, рассеиваемая на тиристорных ключах незначительна,
поэтому радиаторы можно не ставить.
Если же предполагается использовать более мощный двигатель или
запуски будут более частыми, потребуется установка тиристоров на
радиаторы, изготовленные из алюминиевой полосы. Если же радиатор
предполагается использовать общий, то тиристоры следует изолиро-
вать от него при помощи слюдяных прокладок. Для улучшения усло-
вий охлаждения можно воспользоваться теплопроводящей пастой
КПТ-8.
Проверка и наладка устройства
Перед включением, прежде всего, следует проверить монтаж на
соответствие принципиальной схеме. Это основное правило, и отсту-
пать от него нельзя. Ведь пренебрежение этой проверкой может приве-
сти к куче обугленных деталей, и надолго отбить охоту делать «опыты
с электричеством». Найденные ошибки следует устранить, ведь все же
эта схема питается от сети, а с нею шутки плохи. И даже после указан-
ной проверки подключать двигатель еще рано.
Сначала следует вместо двигателя подключить три одинаковых
лампы накаливания, мощностью 60—100 Вт. При испытаниях следует
добиться, чтобы лампы «разжигались» равномерно.
Неравномерность времени включения обусловлена разбросом
емкостей конденсаторов С1—СЗ, которые имеют значительный допуск
Глава 5. Полезные радиолюбительские самоделки
325
по емкости. Поэтому лучше перед установкой сразу подобрать их с
помощью прибора, хотя бы с точностью процентов до десяти.
Время выключения обусловлено еще сопротивлением резисторов
R1—R3. С их помощью можно выровнять время выключения. Эти
настройки следует выполнять в том случае, если разброс времени
включения — выключения в разных фазах превышает 30 процентов.
Двигатель можно подключать лишь после того, как вышеуказанные
проверки прошли нормально, не сказать бы даже отлично.
Что можно еще добавить в конструкцию
Выше уже было сказано, что такие устройства в настоящее время
выпускаются разными фирмами. Конечно, все функции фирменных
устройств в подобном самодельном повторить невозможно, но одну
все-таки, скопировать, наверно, удастся.
Речь идет о так называемом шунтирующем контакторе. Назначение его
следующее: после того, как двигатель достиг номинальных оборотов, кон-
тактор просто перемыкает тиристорные ключи своими контактами. Ток
идет через них в обход тиристоров. Такую конструкцию часто называют
байпасом (от английского bypass — обход). Для такого усовершенствова-
ния придется ввести дополйительные элементы в блок управления.
5.11.	Простой преобразователь 12 В в 220 В 50 Гц
Назначение и схемы-предшественники
Вот уже много лет на страницах радиотехнических изданий публи-
куются схемы, позволяющие от автомобильного аккумулятора полу-
чить переменное напряжение 220 В для питания различной аппара-
туры в «полевых» условиях.
Схемотехника таких преобразователей достаточно проста: задаю-
щий генератор управляет работой мощных выходных транзисторов,
«раскачивающих» выходной трансформатор. Генератор, как правило,
выполнялся на микросхемах малой степени интеграции К155, К561 и
им подобных и содержал от двух до четырех корпусов.
Для согласования мощных выходных транзисторов с этими микро-
схемами приходилось вводить дополнительные каскады на транзисто-
326
Энциклопедия начинающего радиолюбителя
рах малой и средней мощности. Выходные транзисторы, в качестве
которых использовались чаще всего КТ819ГМ, приходилось ставить
на достаточно большой радиатор.
Принципиальная схема
Современная элементная база позволяет существенно упростить
подобные схемы. Предлагаемая схема, по сравнению с конструкци-
ями, описанными выше, содержит минимальное количество деталей.
В качестве задающего генератора используется специализирован-
ная микросхема КР1211ЕУ1. Кстати, микросхема отечественная и
импортных аналогов у нее нет.
В качестве выходных ключей используются мощные полевые тран-
зисторы IRL2505, которые часто применяются в различных автомо-
бильных устройствах.
КР1211ЕУ1 имеет два выхода — прямой и инверсный. Это выводы
4 и соответственно 6. Уровень сигнала на этих выходах достаточен
для непосредственного управления выходными транзисторами: тран-
зисторы открываются импульсами высокого уровня. Причем между
ними самой микросхемой формируется пауза (низкий уровень), кото-
рая на некоторый промежуток времени, иногда его называют «мерт-
вым временем», удерживает оба транзистора в закрытом состоянии.
Это сделано для того, чтобы исключить появление сквозного тока при
открытии обоих ключей сразу. Схема преобразователя 12 В в 220 В
50 Гц показана на рис. 5.43.
Необходимая частота генератора задается цепочкой Rl, С1, цепь
R2, С2 используется в качестве пусковой.
Вывод 1 микросхемы позволяет отключить генерацию импульсов,
для чего на него следует подать высокий уровень. Это свойство можно
использовать для дистанционного управления или для защиты. В дан-
R2
ЗОк
____7
3
--1VD1 R3 220
21Д814В
С4 +[[ ЮООООмк
II х 16В
С5 +|| ЮООООмк
<+12В
С1
1200
С2
22мк
IN
dlFC
н-ь FV
Q1
02
4 VT1
IRL2505
12В
х16В
DA1 КР1211ЕУ1
12В
Т1
С6
0,1 мк -220 В
Х400В
2
6
Рис. 5.43. Электрическая принципиальная схема преобразователя 12 В в 220 В 50 Гц
Глава 5. Полезные радиолюбительские самоделки
327
ной схеме эти функции не используются, поэтому вывод 1 просто сое-
динен с общим проводом.
Выходной двухтактный каскад выполнен на трансформаторе Т1
и ключевых транзисторах VT1, VT2, в качестве которых использу-
ются IRL2505. Сопротивление открытого канала этих транзисторов
0,008 Ом. Это соизмеримо с сопротивлением механических контактов,
поэтому мощность, рассеиваемая транзистором в открытом состоя-
нии невелика, даже при больших токах, что позволяет в ряде случаев
отказаться от применения радиаторов.
Постоянный ток IRL2505 до 104 А, импульсный — 360 А. Такие
параметры позволяют применить выходной трансформатор мощно-
стью до 1000 Вт, при котором можно снять в нагрузку до 400 Вт при
напряжении 220 В.
Достоинством данного преобразователя является то, что можно при-
менить любой готовый трансформатор, у которого есть две выходные
обмотки на 12 В. Мощность трансформатора зависит от нагрузки и должна
быть в 2,5 раза выше: предположим, что мощность нагрузки 30 Вт. Тогда
мощность трансформатора должна быть не менее 30 х 2,5 = 75 Вт.
При выходной мощности не более 200 Вт транзисторы можно на
радиаторы не ставить.
О деталях
Микросхема А1 получает питание от параметрического стабили-
затора R3, VD1, СЗ. В качестве стабилитрона VD1 подойдет любой с
напряжением стабилизации 8—10 В.
Электролитические конденсаторы импортные. Если нет конден-
саторов на 10000 мкФ (С4, С5), их можно заменить конденсаторами
емкостью 4700 мкФ, включив их параллельно.
Конденсатор С6 служит для подавления на выходе высокочастот-
ных импульсов. Он может быть типа К-73-17 или подобный ему
импортный.
Будьте осторожны.
При монтаже не следует забывать о том, что уже при мощности
в 400 Вт ток, потребляемый от аккумулятора по цепи 12 В, может
достигать 40 А, поэтому провода для присоединения к аккумуля-
тору должны быть достаточного сечения и минимально возмож-
ной длины.
328
Энциклопедия начинающего радиолюбителя
5.12.	Ступенчатый регулятор напряжения,
поддерживающий сетевое напряжение
в пределах 190—242 В
Стабилизаторы сетевого напряжения
Известно, что напряжение в отечественных электросетях часто
выходит за границы допуска. Во времена ламповых телевизоров
были очень распространены феррорезонансные стабилизаторы.
Современные телевизоры работоспособны при изменениях входного
напряжения в пределах 110—260 В.
То же можно сказать о компьютерах, проигрывателях компакт-
дисков и, вообще, обо всей аппаратуре, в которой применяются
импульсные источники питания. А вот для техники, питающейся
непосредственно из сети, пределы изменения напряжения намного
меньше.
Ярким примером такой техники является холодильник, электриче-
ская кофемолка, кухонный комбайн, паяльник, лампа накаливания.
Конечно, такой точности стабилизации напряжения как для лампо-
вых телевизоров, таким устройствам не надо, поэтому вполне воз-
можно применение устройства, регулирующего напряжение ступен-
чато. Подобный регулятор и будет описан в этом разделе.
Ступенчатое регулирование напряжения
При всей простоте конструкции регулятор обладает следующими
данными: при изменении входного сетевого напряжения в интервале
150—260 В выходное поддерживается в пределах 187—242 В. В таком
диапазоне работоспособны многие бытовые электроприборы. В том
варианте, в каком приведена схема в статье, мощность регулятора
достигает 275 Вт, что вполне достаточно для нормальной работы,
например, холодильника.
Подобный же способ ступенчатого регулирования напряжения
применяется в некоторых моделях бесперебойных источников пита-
ния для компьютеров: когда бесперебойник работает от сети, можно
услышать, как в нем щелкают реле. Это как раз производится грубая
регулировка выходного напряжения.
В этом режиме трансформатор бесперебойника используется в
качестве автотрансформатора. В случае пропадания сетевого напря-
Глава 5. Полезные радиолюбительские самоделки
329
жения трансформатор переключается в режим преобразователя и
работает от аккумулятора.
Известно, что трансформатор, включенный в режиме автотранс-
форматора, может работать с нагрузкой почти в пять раз превышаю-
щей его мощность. В данной конструкции применен трансформатор
мощностью всего 57 Вт. Поэтому при необходимости увеличения
мощности всего регулятора в целом, достаточно лишь заменить транс-
форматор на более мощный.
Конечно, сейчас промышленностью выпускаются сетевые стабилиза-
торы на основе ЛАТРА (об электронных тут говорить не будем). В подоб-
ных устройствах микромотор с редуктором, управляемый, конечно,
электронной схемой, приводит в движение подвижный контакт.
Надежность такого устройства, наверно будет невелика. Примером
подобного устройства может служить стабилизатор напряжения
Ресанта латвийского производства. Отзывы о нем можно почитать в
Интернете.
Описание электрической схемы регулятора
Схема предлагаемого варианта регулятора показана на рис. 5.44.
Основой регулятора является унифицированный понижающий
трансформатор Т1. Он включен по схеме автотрансформатора. Кроме
трансформатора схема содержит:
♦	выпрямитель для питания электронной части схемы;
♦	два пороговых устройства;
♦	узел включения выходного напряжения.
Рис. 5.44. Схема регулятора напряжения
330
Энциклопедия начинающего радиолюбителя
Последний обеспечивает некоторую задержку появления напря-
жения на выходе. Это необходимо для того, чтобы устройство успело
войти в рабочий режим.
При коммутации вторичных обмоток неизбежно возникновение
помех, от которых обгорают контакты реле. Для защиты от этого явле-
ния служит цепочка, состоящая из резистора R1 и конденсатора С2.
Электронная часть устройства получает питание от нестабилизи-
рованного выпрямителя, состоящего из диодного моста VD1 и сгла-
живающего конденсатора С1. Конденсаторы СЗ и С4, установленные
в пороговых устройствах, предназначены для устранения кратковре-
менных изменений (выбросов) выпрямленного напряжения. Это же
напряжение используется для контроля сетевого напряжения.
На транзисторе VT3 и элементах С5, R6 собран таймер задержки
включения. Также устройство содержит два пороговых устройства,
конструкция которых аналогична.
Первое пороговое устройство выполнено на транзисторе VT1, рези-
сторах R2, R3, стабилитронах VD2, VD3 , и конденсаторе СЗ. Реле К1
включено в коллекторную цепь транзистора VT1. Для защиты тран-
зистора от напряжения самоиндукции катушка реле зашунтирована
диодом VD4.
Контакты реле К1 переключают обмотки трансформатора Т1 при сра-
батывании порогового устройства. Конденсатор СЗ предназначен для
сглаживания пульсаций выпрямленного напряжения, а также устране-
ния помех. По такой же схеме собрано и второе пороговое устройство.
Оно состоит из элементов VT2, VD4, VD5, R4, R5, С4, реле К2.
Работу регулятора удобно рассматривать по частям. При включе-
нии устройства на конденсаторе С1 появляется напряжение, которое
начинает заряжать конденсатор С5. С задержкой около двух секунд
открывается транзистор VT3, включается реле КЗ, и в нагрузку пода-
ется напряжение.
Сетевое напряжение понижено. В том случае, когда напряжение
в сети менее 190 В не сработает ни одно пороговое устройство и кон-
такты реле К1 и К2 находятся в том положении, как показано на схеме.
В этом случае к нагрузке будет подано сетевое напряжение и плюс к
нему напряжение с обмоток III и VI. Если напряжение сети в этот
момент будет 150 В, на нагрузке будет не менее 190 В.
Сетевое напряжение почти в норме. Если сетевое напряжение
будет в диапазоне 190—220 В, выходное напряжение выпрямителя
достаточно для открытия стабилитронов VD2, VD3. Это приведет к
Глава 5. Полезные радиолюбительские самоделки
331
открытию транзистора VT1, поэтому сработает реле К1. Если про-
следить по схеме, то можно увидеть, что в этом случае подключатся
обмотки III и IV.
Сетевое напряжение повышено. В случае, когда сетевое напряже-
ние превысит 220 В, произойдет срабатывание реле К2, которое сво-
ими контактами подключит обмотки V и IV. Эти обмотки включены
противофазно, поэтому выходное напряжение уменьшится.
Детали и конструкция регулятора напряжения
Почти все детали можно смонтировать на печатной макетной плате
проводным монтажем. В конструкции можно применить резисторы
типа МЛТ или импортные. Оксидные конденсаторы лучше также
импортные, сейчас их, наверно, проще купить, чем отечественные. Да
и качество у них лучше.
Диодный мостик можно заменить дискретными диодами, напри-
мер, 1N4007. Транзисторы подойдут любые маломощные с напряже-
нием коллектор-эмиттер не менее 30 В и током, достаточным для сра-
батывания реле. Кроме указанных, на схеме подойдут КТ645, КТ503,
КТ972 с любым буквенным индексом.
Вместо указанных на схеме двуханодных стабилитронов возможно
применение обычных Д810—Д814. Перед установкой их следует подо-
брать по напряжению в соответствии со значениями, указанными на
схеме.
В качестве реле лучше применить импортные (Tianbo, Tri, Trk и
подобные, их тоже сейчас проще и дешевле купить) с катушкой на
24 В. Контакты реле должны быть рассчитаны на ток не менее 1,5 А.
Многие такие реле, при весьма малых габаритах, имеют контакты,
рассчитанные на ток 10—16 А.
В качестве трансформатора применен унифицированный ТПП270-
127/220-50. Номинальная мощность такого трансформатора 57 Вт.
Наладка устройства
Для наладки регулятор подключают к выходу ЛАТРа. Для того
чтобы учесть реакцию трансформатора на нагрузку, последнюю под-
ключают к выходу устройства. Изменяя напряжение на входе регуля-
тора, надо настроить пороговые устройства. Это следует делать под-
боркой стабилитронов с различными напряжениями стабилизации.
332
Энциклопедия начинающего радиолюбителя
Для более точной настройки последовательно со стабилитронами
можно включить кремниевые или германиевые диоды. При этом сле-
дует помнить, что прямое напряжение кремниевых диодов — около
0,7 В, а германиевых — 0,4 В.
5.13.	Устройство защиты от превышения
напряжения
В ветреных районах страны на воздушных линиях электропередач
случаются аварийные захлесты проводов, их касания и обрывы, из-за
чего напряжение в домашних и производственных сетях может повы-
шаться с 220 до 380 В. Несмотря на кратковременность таких ситуаций,
часто выходят из строя лампы накаливания, некоторые нагревательные
приборы, радиотелеаппаратура и др. Этого желательно избегать.
Так, В. Солоненко, Е. Алешин (с. Генгорка) разработали про-
стое устройство защиты от превышения напряжения. При уве-
личении напряжения в сети до 280 В оно автоматически отключает
Рис. 5.45. Принципиальная схема
устройство защиты от превышения
напряжения
нагрузку и вновь ее включает,
как только уменьшится до 240 В.
Принципиальная схема устройства
приведена на рис. 5.45.
Нагрузка подключена через
замкнутые контакты К1.2—К1.4
реле К1. Резистор К1 подобран так,
чтобы реле сработало при напряже-
нии в сети 280 В. После срабатыва-
ния реле обесточивается нагрузка и
включается сигнальная лампа HL1.
Контакты К1.1, размыкаясь, подключают в цепь питания реле еще и
резистор R2. При этом ток через обмотку реле уменьшается, но реле
удерживает якорь.
Когда напряжение в сети пойдет на убыль, при некотором его зна-
чении реле отпустит якорь, включив нагрузку.
Это значение устанавливается подбором резистора R2. Конденсатор
С1 создает некоторую временную задержку на срабатывание и отпу-
скание реле, необходимую для того, чтобы очень кратковременные
изменения напряжения в сети не вызывали срабатывания автомата.
Глава 5. Полезные радиолюбительские самоделки
333
Реле нужно выбирать в соответствии:
♦	с напряжением сети (по напряжению срабатывания);
♦	мощностью нагрузки (по допустимому току через контакты).
Авторы разработки использовали реле МКУ48 (паспорт
РУД.509.146), у которого они контактную систему разобрали и снова
собрали так, чтобы получить замкнутые пары.
I Совет.
Желательно, чтобы контакты К1.1 при срабатывании размы-
кались как можно позже, а зазор между ними не превышал 0,7 мм.
Если автомат установлен в цепи дежурной лампы накаливания (в
местах, где отсутствие освещения крайне нежелательно), парал-
лельно контактам К1.2—К1.4 следует включить диод VD2 на соот-
ветствующее обратное напряжение и выпрямляемый ток.
Тогда при возникновении аварийного повышения в сети и сраба-
тывании автомата лампа будет питаться пульсирующим током, обе-
спечивая бесперебойное освещение.
5.14.	Мощный преобразователь
напряжения автомобильного аккумулятора
в переменное напряжение 220 В
А мощный преобразователь напряжения автомобильного акку-
мулятора в переменное напряжение 220 В будет полезен для питания
бытовых приборов в случае выезда на природу или при отсутствии
напряжения в сети из-за ее обрыва и прочих аварийных ситуаций
(www.gaw.ru/html.cgi/sch/junior/preobr.html).
На рис. 5.46 приведена принципиальная схема мощного преобразо-
вателя для питания бытовых электроприборов (телевизор, дрель, элек-
тронасос и т.д.) от автомобильного аккумулятора. Преобразователь
обеспечивает выходное напряжение 220 В, 50 Гц на нагрузке мощно-
стью до 100 Вт. При максимальной нагрузке потребляемый от аккуму-
лятора ток не превышает 10 А.
Количество деталей в устройстве сведено к минимуму. На микро-
схеме DD1.1 собран задающий генератор с частотой 100 Гц. Точную
334
Энциклопедия начинающего радиолюбителя
12В
0,1мк
С1
F1 10А
С4
4700м к
VD1 КД522Б
—W
R1 ЮОк
DD1.1
R2 ЮОк
—------
VD2 КД522Б
11
R5
Юк
С6
Юмк
R9
1к
DD1.2
8
< R7
ЗЗк
VT1
КТ815Г
S
— D
ЬС
DD1 К561ТМ2
VT3.VT4
КТ819ГМ
R4
Юк
VT2
КТ815Г
R8
ЗЗк
СЗ* со
1П=4=4мк g
400 В ?
R3
Юк R6
Юк
6
S
- D
^7
5
1
2
Рис. 5.46. Мощный преобразователь для питания
бытовых электроприборов от автомобильного аккумулятора
настройку частоты (что важно для нормальной работы аппаратуры)
осуществляют резисторами R1 и R2. Деление частоты на 2 и управле-
ние транзисторами обеспечиваются второй половиной микросхемы —
D1.2. Транзисторы VT1, VT2 включены для обеспечения нормального
режима работы выходов DD1.2 при максимальном токе нагрузки.
Совет.
Выходные транзисторы VT3, VT4 нужно установить на радиаторы,
площадь которых не менее 350 см2.
Для сглаживания прямоугольных фронтов предназначен конден-
сатор СЗ, который вместе с выходной обмоткой и нагрузкой обра-
зует резонансную систему. Его емкость сильно зависит от характера
нагрузки.
Трансформатор ТР1 выполнен на магнитопроводе марки ШЛМ или
ПЛМ габаритной мощности 100 Вт. Обмотки I и II содержат по 17 вит-
ков провода ПЭВ-2 2,0 мм, обмотка III содержит 750 витков провода
ПЭВ-2 0,7 мм.
ИЭто интересно знать.
Данную схему очень легко переработать под высокочастот-
ный преобразователь напряжения (частота преобразования
~25кГц).
Глава 5. Полезные радиолюбительские самоделки
335
Для этого достаточно поднять частоту задающего генератора на
D1.1 до 50 кГц:
♦	изменив емкости С1 и С2 на 180 пФ;
♦	заменив ТР1 на высокочастотный трансформатор.
Мощность преобразователя зависит от нагрузки выходных транзи-
сторов, максимальный ток, который они могут дать не должен превы-
шать 8 А в плече. Для увеличения тока уменьшается количество витков
трансформатора в I и II обмотках до 10. На выходе преобразователя
устанавливается диодный мост и ВЧ-фильтр, применяемые в них ком-
поненты должны обеспечивать нормальную работу на частоте 25 кГц.
5.15. Преобразователь напряжения 12/220 В, 50 Гц
Устройство, схема которого представлена на рис. 5.47, также пре-
образует постоянное напряжение 12 В в переменное 220 В, с часто-
той 50 Гц. Выходная мощность — около 30 Вт. Устройство под нагруз-
кой потребляет ток около 2,5 А. Схему предложили С. Карлащук и
В. Карлащук (г. Москва).
Преобразователь содержит:
♦	задающий генератор на частоту 100 Гц на триггере DD1.1;
♦	делитель частоты на 2 на триггере DD1.2;
♦	предварительный усилитель на транзисторах VT1, VT2;
♦	усилитель мощности на транзисторах VT3,VT4, нагруженный
трансформатором Т1.
Рис. 5.47. Принципиальная схема преобразователя напряжения 12/220 В, 50 Гц
336
Энциклопедия начинающего радиолюбителя
Задающий генератор обладает высокой стабильностью частоты
(не хуже 5 % при изменении питающего напряжения от 6 до 15 В).
Делитель частоты одновременно играет роль симметрирующей сту-
пени, позволяя улучшить форму выходного напряжения преобразо-
вателя. Вторичная обмотка трансформатора Т1 с конденсатором С5
и нагрузкой образуют колебательный контур с резонансной частотой
около 50 Гц.
Рассмотрим возможные замены. Микросхему К561ТМ2 можно
заменить на К564ТМ2. Вместо транзисторов КТ973Б можно исполь-
зовать составной эмиттерный повторитель на транзисторах серий
КТ361 и КТ502. Конденсаторы С1 и С2 — КМБП, СЗ — КМ5, С4 —
К50-6, С5 — МБГО на напряжение не ниже 400 В.
В Это интересно знать.
Транзисторы VT3,VT4 следует разместить на радиаторах с полез-
ной площадью около 10 см2 каждый; при использовании металличе-
ских транзисторов такой радиатор не обязателен.
Трансформатор Т1 можно перемотать из любого сетевого транс-
форматора мощностью 30—50 Вт:
♦	все вторичные обмотки удалить (сетевая будет служить обмот-
кой II);
♦	вместо них намотать две полуобмотки проводом ПЭЛ или ПЭВ-2
1,28, каждая из них с числом витков, соответствующим коэффи-
циенту трансформации около 20 по отношению с оставленной
обмоткой на 220 В.
Собранный из исправных деталей преобразователь не требует
налаживания, за исключением подборки конденсатора С5 из условия
получения максимального выходного напряжения при подключенной
нагрузке.
ГЛАВА б
РАДИОЛЮБИТЕЛЬСКИЕ ИЗМЕРЕНИЯ ПРИ
ПОИСКЕ НЕИСПРАВНОСТЕЙ
6.1.	С чего начинать поиск неисправностей
Простое многообразие отказов
Известно, что все многообразие неисправностей электроники
можно свести к четырем причинам:
♦	обрыв из-за старения элементов, прохождения повышенных то-
ков, ударов, вибрации и коррозии;
♦	значительное увеличение сопротивления электрических цепей
по сравнению с номинальным значением (вызывается старени-
ем элементов, ухудшением контактов и контактных соединений,
отклонением параметров отдельных элементов);
♦	значительное уменьшение сопротивления электрических цепей
по сравнению с номинальным значением из-за увеличения по-
верхностных утечек и старения элементов. Короткие замыкания
являются следствием пробоя изоляции, замыкания проводников
и элементов на корпус и между собой (для проводников разных
полярностей и фаз).
♦	короткое замыкание (сопротивление электрической цепи близ-
ко к нулю).
А признаки исправной работы электрооборудования можно раз-
делить на две основные группы:
♦	активные признаки — показания световых и звуковых сигна-
лов, сигнализаторов, срабатывания средств защиты, а также
признаки, выявляемые при измерении прибором;
♦	пассивные или вторичные признаки, воспринимаемые при
внешнем осмотре электрооборудования (визуальные, звуковые,
осязательные, обонятельные).
338
Энциклопедия начинающего радиолюбителя
Следует помнить, что во всей электронной аппаратуре устанавли-
ваются средства защиты (предохранители, максимальные или мини-
мальные реле, автоматы и т. п.). Срабатывая, они отключают элек-
трические цепи от источников электроэнергии при наличии в отклю-
ченной части схемы повышенных токов утечки, токов перегрузки и
коротких замыканий.
При неисправностях «типа обрыва» защита обычно не сраба-
тывает, но ее нормальное состояние при наличии неисправности в
электрической схеме является косвенным свидетельством того, что
повреждение имеет характер обрыва.
Поиск неисправностей производится путем направленных изме-
рений параметров элементов электрических схем с помощью пере-
носных приборов и измерительных комплектов, используя активные
признаки.
При измерении параметров (сопротивление, ток, напряжение)
отдельных элементов в электрических схемах с помощью переносных
приборов необходимо использовать карты сопротивлений, напряже-
ний, токов на выходе отдельных элементов и блоков, приводимые в
инструкциях по эксплуатации этих аппаратов.
При проведении специальных направленных измерений в практике
используется ряд частных способов поиска неисправностей:
♦	промежуточных измерений, дающих возможность последова-
тельно проследить прохождение сигналов по различным кана-
лам системы;
♦	исключения, позволяющий посредством измерений исключить
исправные части проверяемой схемы и выделить отказавший
элемент;
♦	замены блоков (деталей), в которых предполагается наличие не-
исправности, на однотипные заведомо исправные;
♦	сравнения результатов испытаний отказавшей схемы с резуль-
татами испытаний исправной схемы того же типа, эксплуатируе-
мой в тех же условиях.
Причины появления неисправностей
Основными причинами неисправности элементов электроники
являются:
♦	перегрузки по току;
♦	перенапряжения;
Глава 6. Радиолюбительские измерения при поиске неисправностей
339
♦	повышенная температура окружающей среды;
♦	недопустимая вибрация, удары.
Поиск неисправного элемента электроники рекомендуется начи-
нать после предварительной проверки исправности:
♦	сигнальных ламп, предохранителей, выключателей и других
средств коммутации и защиты объекта;
♦	блока или узла питания объекта путем измерения вольтметром
напряжения на входе и выходе;
♦	датчиков, сигнализаторов, конечных выключателей, мониторов,
кинескопов, акустических систем и других внешних устройств.
После этого рекомендуется проверить значения напряжений или
параметров импульсов в контрольных точках, предусмотренных
инструкцией по эксплуатации.
Дальнейший поиск неисправного элемента рекомендуется выпол-
нять так:
♦	должен быть изучен и уяснен принцип действия неисправного
объекта;
♦	сначала отыскивается более сложный неисправный объект, да-
лее — более простой (по принципу система -> блок -> узел эле-
мент);
♦	анализируются признаки неисправности, выдвигаются предпо-
ложения ее причин и выбирается метод проверки;
♦	проводится выборочная проверка участков и отдельных элемен-
тов, неисправности которых наиболее вероятны, а проверка их
занимает наименьшее время;
♦	если выборочной проверкой неисправный элемент не обнару-
жен, следует перейти к поиску методом исключения, двигаясь
от входа к выходу объекта, либо деля его перед началом следую-
щей проверки на две равные по трудоемкости проверки части;
♦	если неисправность нехарактерна, то целесообразно, опустив
этап выборочной проверки, начинать поиск сразу с метода ис-
ключения.
Будьте осторожны.
Вводить и выводить из действия блоки для осмотра, замены на
запасные или поиска неисправных элементов рекомендуется при
выключенном напряжении питания, особенно при наличии разъем-
ных контактных соединений.
340
Энциклопедия начинающего радиолюбителя
При внешнем осмотре необходимо обращать внимание:
♦	на нарушения защитных и изоляционных покрытий;
♦	на изменение цвета, наличие потемнений, вздутий и трещин;
♦	на исправность креплений, контактных поверхностей, соедине-
ний и паек;
♦ на температуру элементов (корпусов транзисторов, резисторов,
диодов, микросхем, электролитических конденсаторов) сразу же
после выключения схемы.
При этом необходимо помнить, что температура корпусов при нор-
мальной эксплуатации не должна превышать 45—60 °C на ощупь.
Это интересно знать.
Превышение температуры элемента выше 60 °C рука не терпит.
Элементы с обнаруженными изъянами подлежит проверке в пер-
вую очередь.
Будьте осторожны.
Определение неисправного элемента в объекте, находящемся под
напряжением, рекомендуется выполнять с использованием исправ-
ных удлинителей и переходных устройств, измерительных прибо-
ров с высоким внутренним сопротивлением и имеющихся в доку-
ментации указаний о значениях и полярности потенциалов.
При отсутствии необходимых данных поиск может производиться
путем сравнения по участкам напряжений на одинаковых элементах
заведомо исправного (запасного или аналогичного) и неисправного
объектов.
Определение неисправного элемента без подачи напряжения на
объект может производиться измерением сопротивлений посред-
ством омметра. Должно производиться измерения по участкам или
элементам, работоспособность которых вызывает сомнение.
И Это интересно знать.
При необходимости один или несколько выводов элементов могут
быть отключены (отпаяны).
При нарушении исправности элемента (увеличение тока утечки,
уменьшение сопротивления изоляции или напряжения переключения
Глава 6. Радиолюбительские измерения при поиске неисправностей
341
и т. п.) необходимо выполнить измерения его основных параметров
посредством обычных или специальных приборов и проверочных схем.
При отсутствии паспортных данных элемента результаты изме-
рений могут быть сопоставлены с аналогичными данными запасных
заведомо исправных элементов.
Совет.
В процессе поиска, проверки и замены неисправных элементов (осо-
бенно полупроводниковых приборов) с использованием наиболее
простых средств необходимо внимательно маркировать выводы
приборов.
После обнаружения неисправного элемента анализируются воз-
можные причины неисправности, которые должны быть устранены
до замены его и ввода объекта в действие.
Для повышения достоверности результатов измерение параметров
элементов рекомендуется выполнять в сухом помещении при темпе-
ратуре воздуха 20—25°С (особенно для терморезисторов, германие-
вых диодов и транзисторов).
Это интересно знать.
Если принятые меры по осмотру и проверке неисправного объекта
не привели к восстановлению его работоспособности, а поиск неис-
правного элемента не дал результата, объект подлежит передаче
в ремонт специальные мастерские.
При отсутствии четких указаний в инструкции по эксплуатации
Самостоятельное вскрытие и ремонт сложных устройств, основанных
на современной элементной базе, радиолюбителям не рекомендуется.
6.2.	Измерение электрических величин
Первое знакомство с измерениями
Согласно «СИ» единицами измерений электротехнических пара-
метров являются для величин:
♦	силы тока — ампер, условное обозначение «А»;
342
Энциклопедия начинающего радиолюбителя
♦	напряжения — вольт, условное обозначение «В»;
♦	сопротивления — ом, условное обозначение «Ом»;
♦	мощности — ватт, условное обозначение «Вт».
Это полезно запомнить.
Средствами электротехнических измерений называют техни-
ческие средства, используемые при измерении и имеющие нормиро-
ванные метрологические характеристики.
Различают следующие виды средств электротехнических измерений:
♦	меры — средства измерений, предназначенные для воспроизве-
дения физической величины с определенной точностью (напри-
мер, магазин сопротивлений);
♦	электроизмерительные приборы — средства электротехниче-
ских измерений, предназначенные для выработки сигналов из-
мерительной информации, доступной для непосредственного
восприятия наблюдателем (например, амперметр, вольтметр);
♦	измерительные преобразователи — средства электротехниче-
ских измерений, предназначенные для выработки сигнала из-
мерительной информации в форме, удобной для передачи даль-
нейшего преобразования, обработки и (или) хранения, но не
поддающейся непосредственному восприятию наблюдателем
(например, датчики температуры контролируемого объекта);
♦	электроизмерительные установки;
*	измерительные информационные системы.
Наибольшее распространение имеют электроизмерительные
приборы. По роду измеряемой физической величины эти приборы
делятся на четыре группы:
♦	амперметры — для измерения силы тока;
♦	вольтметры — для измерения напряжения;
♦	омметры — для измерения сопротивления;
♦	ваттметры — для измерения мощности и другие.
Выбор приборов, выполняющих измерения тока и напряжения,
должен осуществляться совокупностью многих факторов, важнейшие
из которых такие:
♦	род измеряемого тока;
♦	примерный диапазон частот измеряемой величины;
♦	амплитудный диапазон напряжений;
♦	форма кривой измеряемого напряжения (тока);
Глава 6. Радиолюбительские измерения при поиске неисправностей
343
♦	мощность цепи, в которой осуществляется измерение;
♦	мощность потребления прибора;
♦	допустимая погрешность измерений (класс точности) прибора.
Совет.
Если необходимая точность измерений, допустимая мощность
потребления и другие требования могут быть обеспечены амперме-
трами и вольтметрами электромеханической группы, то следует
предпочесть этот простой метод непосредственного отсчета.
Рекомендации по использованию измерительных приборов
В слаботочных цепях постоянного и переменного токов для изме-
рений напряжения следует пользоваться цифровыми и аналоговыми
электронными вольтметрами.
Электрические сопротивления, соответственно техническим возможно-
стям и методам их измерений, можно условно разделить на три группы:
♦	группа 1 — малые сопротивления до 1 Ом;
♦	группа 2 — средние сопротивления от 1 до 100000 Ом;
♦	группа 3 — большие сопротивления свыше 100000 Ом.
В зависимости от величины сопротивления и необходимой точно-
сти результата следует применять различные методы их измерений:
♦	метод 1 — косвенное измерение с помощью амперметра и воль-
тметра (искомое сопротивление определяют на основании зако-
на Ома по данным измерений напряжения и тока);
♦	метод 2 — измерение с помощью мостов;
♦	метод 3 — прямое измерение аналоговым или цифровым омметром.
В последние десятилетия массовому пользователю доступными
стали тестеры, измеряющие температуру, освещенность, влажность и
другие характеристики, не имеющие отношения к электричеству.
Цифровые измерительные приборы
Наряду с аналоговыми приборами в измерении электрических
величин широко используются цифровые приборы. Все величины
при этом преобразуются в цифровую форму при помощи:
♦	аналогово-цифровых преобразователей;
♦	интервально-числовых преобразователей;
♦	частотно-цифровых преобразователей.
344
Энциклопедия начинающего радиолюбителя
Это полезно запомнить.
Форма представления сигнала о физической величине в виде кода
называется цифровой.
В этом случае каждому значению отсчета физической величины
соответствует кодовая группа в виде комбинации простых сигналов.
Особый класс электроизмерительных приборов представляют
собой устройства с компьютером в качестве выходного устройства.
На начальном этапе внедрения оргтехники в измерительную технику
компьютер использовался в качестве дополнительного блока.
Это интересно знать.
Т. е. прибор имел индикатор в аналоговом или в цифровом виде, но
мог и сопрягаться с компьютером для записи сигналов, обработки
информации и представления ее в виде графиков, таблиц, гисто-
грамм и т. п.
В современных приборах индикаторы иногда не используются, и
компьютер является единственным средствам вывода информации.
Такого рода приборы имеют, как правило:
♦	первичный преобразователь (датчик);
♦	аналого-цифровой преобразователь (АЦП);
♦	компьютер.
Поскольку информация в компьютер должна вводиться в виде
кода, то такие приборы можно отнести к классу специфических циф-
ровых приборов. Удобства использования компьютерного выхода в
измерительных приборах совершенно очевидны:
♦	отсутствие необходимости использования самописцев;
♦	высокая помехоустойчивость;
♦	широкие возможности обработки и представления результатов;
♦	возможность передачи полученной информации по каналам
связи и многое другое.
В настоящей главе рассматриваются приборы ведущих западных
фирм, которые в настоящее время являются не только цифровыми, но
и в большинстве имеют выход на компьютер.
Глава 6. Радиолюбительские измерения при поиске неисправностей
345
б.З.	Как использовать универсальные
измерительные приборы
Измерение сопротивлений
Это полезно запомнить.
Универсальными называют приборы, измеряющие напряжение, ток
и сопротивление
При измерении сопротивлений:
♦	замкните щупы прибора и, вращая ручку «Установка нуля»,
установите стрелку на «О Ом». Наилучшие результаты измере-
ний достигаются при использовании свежей батареи, так как
ошибки измерений возрастают по мере разряда батареи, несмо-
тря на соответствующую установку нуля;
♦	не выбирайте диапазон измерений, на котором отклонение
стрелки не выходит за пределы левой половины шкалы. Шкалы
сопротивлений логарифмические, поэтому интервалы отсчета,
соответствующие высоким значениям сопротивления, становят-
ся малыми, и точность отсчета падает;
♦	не держите резистор, сопротивление которого измеряете, в ру-
ках, так как сопротивление кожи снижает точность измерений;
♦	никогда не измеряйте сопротивление резистора в схеме, находя-
щейся под напряжением;
♦	при измерении сопротивления резистора, впаянного в схему,
убедитесь в том, что параллельно ему не подключен какой-либо
другой элемент схемы.
Совет.
Трансформаторы, транзисторы, диоды, индуктивности, а также
другие сопротивления, подключенные параллельно измеряемому
резистору, влияют на результат измерений. При наличии сомне-
ний отпаяйте один конец резистора.
Измерение постоянных напряжений
При измерении постоянных напряжений:
♦	всегда устанавливайте прибор в положение измерений постоян-
ных напряжений до подключения прибора к схеме;
346
Энциклопедия начинающего радиолюбителя
♦	подключайте прибор параллельно компоненту, напряжение на
котором необходимо измерить;
♦	устанавливайте наиболее высокий предел измерений до подклю-
чения прибора к схеме. Затем можно перейти на меньшие преде-
лы до получения удобного отсчета измеряемой величины;
♦	прибор может нагружать цепь, в которой производятся изме-
рения. Это означает, что собственное сопротивление прибора,
будучи подключенным параллельно компоненту, на котором из-
меряется напряжение, уменьшает резуль-
тирующее напряжение. Поэтому измеряе-
мое напряжение окажется меньше дей-
ствительного (рис. 6.1). Действительное
напряжение в отсутствие подключения
прибора равно Ц = UR/ (Rj + R2).
При подсоединении прибора его сопро-
тивление Rm включается параллельно Rj изме-
ряемое напряжение Um оказывается равным
Um = U (RJIRJ1 (RJ|Rm + R2) может быть суще-
ственно меньше Uj если не выполняется усло-
вие Rm»R..
m 1
Рис. 6.1. Подключение
собственного
сопротивления прибора
Сопротивление прибора Rm можно вычислить по формуле
Rm = SUmax,
где S — чувствительность, Ом/В, a (Umax — максимальное напряжение,
измеряемое в выбранном диапазоне. Например, если чувствитель-
ность прибора 20 кОм/B и выбран диапазон измерений 0—5 В,
сопротивление прибора составляет 100 кОм.
С учетом шунтирующего действия прибора показание корректиру-
ется следующим образом:
U, = [1 + (Rs||Rj)/Rm],
где Rj — сопротивление, на котором измеряется падение напряжения;
Rs — суммарное сопротивление, включенное последовательно с Rp
Rm — сопротивление прибора.
Если принять (рис. 6.1), что R2 равно Rs, то уравнение получается с
помощью теоремы Тевенина для последовательной цепи Rs и U. Если
эквивалентная по Тевенину цепь нагружена сопротивлением Rm, то
и, = иш+ I„ (RJIR,).
Глава 6. Радиолюбительские измерения при поиске неисправностей
347
Но I = U /R, так что
m m m’
Ц = Um (1 + (RS||R,)/Rm.
Измерение постоянного тока
При измерении постоянного тока:
♦	всегда устанавливайте режим измерения постоянного тока пе-
ред включением прибора в цепь;
♦	включайте прибор последовательно с компонентом, ток в цепи
которого необходимо измерить;
♦	устанавливайте наибольший предел измерений до подключения
прибора к схеме. Затем можно перейти на меньшие пределы до
получения удобного отсчета измеряемой величины;
♦	прибор не должен нагружать измеряемый участок схемы, т. е.
при последовательном включении прибора в цепь ток за счет его
сопротивления не должен уменьшаться.
В общем случае сопротивление прибора мало, если выбран доста-
точно высокий предел измерения тока, но оно может достигать 1 кОм
в диапазоне микроампер.
Показание прибора 1га с учетом его сопротивления Rm можно скор-
ректировать следующим образом:
IMl+RA)!,.,
где Rs — суммарное сопротивление, последовательно включенное в
цепь, в которой измеряется ток.
Измерение переменного напряжения
При измерении переменного напряжения:
♦	следует помнить, что чувствительность прибора при измере-
нии переменного напряжения ниже, чем при измерении посто-
янного.
Это интересно знать.
Соответственно, при измерении переменного напряжения прибор
нагружает цепь сильнее, чем при измерении постоянного.
♦	для определения величины S предпочтительно пользоваться спра-
вочными данными, нежели вычислять ее из соотношения S = 1/IS;
348
Энциклопедия начинающего радиолюбителя
♦	частота измеряемого переменного напряжения должна нахо-
диться в пределах, указываемых изготовителем. Авометры обыч-
но не предназначены для высокочастотных измерений, и макси-
мальная частота для ряда таких приборов ограничивается 60 Гц;
♦	градуировка шкалы в среднеквадратичных, или амплитудных,
значениях действительна только для напряжения синусоидаль-
ной формы. Для измерения напряжений несинусоидальной фор-
мы требуются специальные приборы;
♦	прибор регистрирует среднее значение измеряемой величины.
Это интересно знать.
Соответственно, если переменное напряжение содержит постоян-
ную составляющую, то отсчет будет ошибочным. Ведь он не будет
представлять ни среднеквадратичное, ни амплитудное значение
отдельно взятой переменной составляющей.
Считается, что «выходное» напряжение представляет собой пере-
менную составляющую напряжения, имеющего постоянную состав-
ляющую. У некоторых приборов есть отдельный выход (в действи-
тельности используемый как вход), заблокированный для постоянной
составляющей. Для блокировки постоянной составляющей можно
использовать внешний конденсатор соответствующей емкости.
6.4.	Простейшие способы проверки исправности
электронных компонентов
Проверка проволочных и непроволочных резисторов
Для проверки проволочного и непроволочного резисторов постоян-
ного и переменного сопротивления необходимо проделать следующее:
♦	произвести внешний осмотр;
♦	проверить работу движущего механизма переменного резисто-
ра и состояние его частей;
♦	по маркировке и размерам определить номинальную величину со-
противления, допустимую мощность рассеяния и класс точности;
♦	омметром измерить действительную величину сопротивления и
определить отклонение от номинала;
Глава 6. Радиолюбительские измерения при поиске неисправностей
349
♦	у переменных резисторов измерить еще и плавность изменения
сопротивления при движении ползунка.
|Это интересно знать.
Резистор исправен, если нет механических повреждений, величина
его сопротивления находится в допустимых пределах данного
класса точности, а контакт ползунка с токопроводящим слоем
постоянен и надежен.
Проверка конденсаторов
К электрическим неисправностям относятся:
♦	пробой конденсаторов;
♦	короткое замыкание пластин;
♦	изменение номинальной емкости сверх допуска из-за старения
диэлектрика, попадания на него влаги, перегрева, деформации;
♦	повышение тока утечки из-за ухудшения изоляции. Полная или
частичная потеря емкости электролитических конденсаторов
происходит в результате высыхания электролита.
Простейший способ проверки исправности конденсатора — внеш-
ний осмотр, при котором обнаруживаются механические повреждения.
Если при внешнем осмотре дефекты не обнаружены, проводят
электрическую проверку. Она включает:
♦	проверку на короткое замыкание;
♦	проверку на пробой;
♦	проверку на целость выводов;
♦	проверку тока утечки (сопротивление изоляции);
♦	измерение емкости.
При отсутствии специального прибора емкость можно проверить
другими способами, зависящими от емкости конденсаторов.
Конденсаторы большой емкости (1 мкФ и выше) проверяют проб-
ником (омметром), подключая его к выводам конденсатора. Если
конденсатор исправен, то стрелка прибора медленно возвращается в
исходное положение. Если же утечка велика, то стрелка прибора не
вернется в исходное положение.
Конденсаторы средней емкости (от 500 пФ до 1 мкФ) проверяют
с помощью последовательно подключенных к выводам конденсатора
телефонов и источника тока. При исправном конденсаторе в момент
замыкания цепи в телефонах прослушивается щелчок.
350
Энциклопедия начинающего радиолюбителя
Конденсаторы малой емкости (до 500 пФ) проверяют в цепи тока высо-
кой частоты. Конденсатор включают между антенной и приемником. Если
громкость приема не уменьшится, значит, обрывов выводов нет.
Проверка катушек индуктивности
Проверка исправности катушек индуктивности начинается с внеш-
него осмотра, в ходе которого убеждаются:
♦	в исправности каркаса, экрана, выводов;
♦	в правильности и надежности соединений всех деталей катушки
между собой;
♦	в отсутствии видимых обрывов проводов, замыканий, повреж-
дения изоляции и покрытий.
' Это интересно знать.
I Особоё внимание следует обращать на места обугливания изоля-
ции, каркаса, почернение или оплавление заливки.
Электрическая проверка катушек индуктивности включает:
♦	проверку на обрыв;
♦	обнаружение короткозамкнутых витков;
♦	определение состояния изоляции обмотки.
Проверка на обрыв выполняется пробником. Увеличение сопротив-
ления означает обрыв или плохой контакт одной или нескольких жил.
Уменьшение сопротивления означает наличие межвиткового замы-
кания. При коротком замыкании выводовхопротивление равно нулю.
Для более точного представления о неисправности катушки необ-
ходимо измерить индуктивность. В заключение рекомендуется про-
верить работоспособность катушки в таком же заведомо исправном
аппарате, для которого она предназначена.
Проверка трансформаторов и дросселей
По конструкции и технологии изготовления трансформаторы (в том числе
силовые) и дроссели НЧ имеют много общего. Те и другие состоят из обмо-
ток, выполненных изолированным проводом, и сердечника. Неисправности
трансформаторов и дросселей НЧ делятся на две группы:
♦	механические неисправности;
♦	электрические неисправности.
Глава 6. Радиолюбительские измерения при поиске неисправностей
351
К механическим неисправностям относятся поломки: экрана, сер-
дечника, выводов, каркаса и крепежной арматуры.
К электрическим неисправностям относятся:
♦	обрывы обмоток;
♦	замыкания между витками обмоток;
♦	короткое замыкание обмотки на корпус, сердечник, экран или
арматуру;
♦	пробой между обмотками, на корпус или между витками одной
обмотки;
♦	уменьшение сопротивления изоляции;
♦	местные перегревы.
Проверку исправности трансформаторов и дросселей НЧ начи-
нают с внешнего осмотра. В ходе его выявляют и устраняют все види-
мые механические дефекты. Проверка на короткое замыкание между
обмотками, между обмотками и корпусом производится омметром.
Прибор включают между выводами разных обмоток, а также между
одним из выводов и корпусом. Так же проверяется и сопротивление
изоляции, которое должно быть не менее 100 МОм для герметизиро-
ванных трансформаторов и не менее десятков мегом для негермети-
зированных.
Самая сложная проверка на межвитковые замыкания. Известно
несколько способов проверки трансформаторов.
Способ 1. Измерение омического сопротивления обмотки и срав-
нение результатов с паспортными данными. Способ простой, но не
точный, особенно при малой величине омического сопротивления
обмоток и малом числе короткозамкнутых витков.
Способ 2. Проверка катушки с помощью специального прибора —
анализатора короткозамкнутых витков.
Способ 3. Проверка коэффициентов трансформации на холостом
ходу. Коэффициент трансформации определяется как отношение
напряжений, показываемых двумя вольтметрами. При наличии меж-
витковых замыканий коэффициент трансформации будет меньше
нормы.
Способ 4. Измерение индуктивности обмотки.
Способ 5. Измерение потребляемой мощности на холостом ходу.
У силовых трансформаторов одним из признаков короткозамкнутых
витков является чрезмерный нагрев обмотки.
352
Энциклопедия начинающего радиолюбителя
Простейшая проверка исправности полупроводниковых диодов
Простейшая проверка исправности полупроводниковых диодов заклю-
чается в измерении их прямого	и обратного Ro6p сопротивлений.
Есть такое правило.
Чем больше соотношение Ro6p/Rnp, тем выше качество диода.
Для измерения диод подключается к тестеру (омметру) или к
ампервольтомметру.
Это интересно знать.
При этом выходное напряжение измерительного прибора не должно
превышать максимально допустимого для данного полупроводни-
кового прибора.
Простая проверка транзисторов
При ремонте бытовой радиоаппаратуры возникает необходимость
проверить исправность транзисторов без выпайки их из схемы.
Способ 1. Измерение омметром сопротивления между выводами
эмиттера и коллектора при соединении базы с коллектором и при сое-
динении базы с эмиттером. При этом источник коллекторного пита-
ния отключается от схемы.
Это интересно знать.
При исправном транзисторе в первом случае омметр покажет
малое сопротивление, во втором— порядка нескольких сотен
тысяч или десятков тысяч ом.
Способ 2. Проверка транзисторов, не включенных в схему, на отсут-
ствие коротких замыканий производится измерением сопротивления
между их электродами. Для этого омметр подключают поочередно к
базе и эмиттеру, к базе и коллектору, к эмиттеру и коллектору, меняя
полярность подключения омметра.
Это интересно знать.
Транзистор состоит из двух переходов. Каждый из них представ-
ляет собой полупроводниковый диод. Поэтому проверить транзи-
стор можно также, как проверяют диод.
Глава 6. Радиолюбительские измерения при поиске неисправностей
353
Для проверки исправности транзисторов омметр подключают к
соответствующим выводам транзистора. У исправного транзистора:
♦	прямые сопротивления переходов составляют 30—50 Ом;
♦	обратные сопротивления переходов составляют 0,5—2 МОм.
При значительных отклонениях этих величин транзистор можно
считать неисправным. Для более тщательной проверки транзисторов
используются специальные приборы.
6.5.	Испытания компонентов с использованием
универсальных измерительных приборов
Диоды
С помощью УИП (универсальных измерительных приборов),
например, омметра можно определить, какой из выводов диода соот-
ветствует аноду, какой — катоду.
Это интересно знать.
В прямом направлении сопротивление диода мало: положительный
щуп омметра в этом случае подключается к аноду, отрицатель-
ный — к катоду; в обратном направлении сопротивление диода
велико.
Если диод короткозамкнут, омметр покажет низкое (или равное
нулю) сопротивление в прямом обратном направлении, если в диоде
обрыв — высокое сопротивление в обоих направлениях. Рассмотрим
рекомендации при испытаниях.
Рекомендация 1. Проверьте полярность входных щупов прибора.
У некоторых приборов при измерении сопротивлений минус соот-
ветствует «высокому» выводу (отмечается красным). Убедитесь в том,
что напряжение не так велико, чтобы могло вывести диод из строя
за счет пропускания недопустимо большого прямого тока. Так как
сопротивление прибора ограничивает ток и в диапазоне Rxl мало, не
проверяйте диоды (особенно выпрямительные или силовые) в этом
диапазоне.
Рекомендация 2. Убедитесь в том, что напряжение па щупах при-
бора достаточно для оценки качества диода (должно быть не менее
354
Энциклопедия начинающего радиолюбителя
0,3 В для германиевых диодов и 0,7 В для кремниевых). УИП с источ-
ником постоянного тока в режиме измерения сопротивлений может
не обеспечить нужного напряжения. У некоторых приборов преду-
смотрен специальный режим для проверки сопротивления диодов.
Рекомендация 3. Разные приборы или один и тот же прибор на раз-
личных пределах измерений могут не показать одинаковых результатов
измерений сопротивления диода в прямом направлении. Нелинейность
характеристик диодов приводит к зависимости сопротивления от про-
пускаемого через диод тока. Для точных измерений диод следует вклю-
чать последовательно с источником тока и резистором, ограничиваю-
щим ток. Изменяя напряжение источника, установите желаемый ток
через диод Id. Измерьте падение напряжения на диоде Ud и вычислите
Rd = Ud/Id, где Rd — статическое сопротивление диода.
Транзисторы
Переходы транзистора эмиттер-база и база-коллектор можно про-
верить так же, как и диоды. Остановимся на некоторых предосторож-
ностях.
Это интересно знать.
Сопротивления, измеряемые между коллектором и эмиттером,
должны быть умеренно велики (необязательно равны) в зависи-
мости от направления, в котором они измеряются (полярности
омметра).
На рис. 6.2 показаны варианты значений измеряемых сопротивле-
ний для п-p-n и р-п-р транзистора при различных полярностях напря-
жения омметра.
Рис. 6.2. Варианты значений измеряемых сопротивлений
для разных видов транзисторов
Глава 6. Радиолюбительские измерения при поиске неисправностей
355
Следует отметить, что определения «высокое» и «низкое» сопро-
тивление относительны и реальные значения их могут колебаться в
широких пределах, особенно для транзисторов различных типов.
|Это интересно знать.
В общем случае отношение обратного к прямому сопротивлению
должно быть не менее 30:1.
Для испытания транзистора, включенного в схему и работающего в
линейной области, например, в усилителе класса А, необходимо изме-
рить постоянные напряжения коллектор-эмиттер UK3 и база-эмиттер
ибэ. Постоянное напряжение коллектор-эмиттер должно находиться в
интервале между 0 и Ucc — напряжением источника питания коллек-
тора (но не достигать крайних значений).
Напряжение ибэ должно составлять примерно:
♦	+ 0,65 В для п-р-п-транзистора;
♦	- 0,65 В для р-п-р транзистора;
♦	±0,3 В для германиевого транзистора.
Если это напряжение равно нулю, переход закорочен, если оно
выше указанного значения, в переходе обрыв.
На рис. 6.3 показана схема, позволяющая убедиться в том, что
транзистор работает, и измерить величину 0. Для р-п-р-транзистора
полярность источника напряжения 10 В и миллиамперметра должна
быть обратной.
НЭто интересно знать.
Если транзистор исправен, увеличение или уменьшение 16 с помо-
щью потенциометра 1 МОм вызывает соответствующее увеличе-
ние или уменьшение 1к.
Для измерения 0 ток 1б потенциометром уста-
навливают в пределах 2—8 мА и измеряют 1б и 1к.
Тогда
₽ = IA-
Величина а вычисляется по формуле
а = 0/(0+1).
Рис. 6.3. Схема
измерения величины $
356
Энциклопедия начинающего радиолюбителя
Тиристоры
Если тиристор не подключен к схеме, сопротивление между любой
парой электродов (анодом, катодом, управляющим электродом)
должно быть велико независимо от полярности, за исключением
сопротивления управляющий электрод-катод, которое должно быть
мало при положительном потенциале управляющего электрода.
Это интересно знать.
Другими словами, малое сопротивление можно измерить, только
подключая положительный зажим омметра к управляющему элек-
троду и отрицательный — к катоду.
Для проверки работоспособности
тиристора необходимо собрать схему с
источником питания и резисторами, огра-
ничивающими токи (рис. 6.4).
Сопротивление резистора R должно
быть таким, чтобы
^уд^а/К^макс’
Рис. 6.4. Проверка
работоспособности
тиристора
где Еа — напряжение, меньшее напряжения переключения тиристора
(Unep);
1уд — ток удержания при Еуэ к = О В;
1макс — установленный максимальный прямой ток.
Установите Е = 0 до подключения источника ЕА. Подключите
источник Еа. При этом напряжение Uak должно быть велико (близко к
ЕА). При постепенном увеличении Еуэ тиристор включится и UaK ста-
нет близким к нулю.
При уменьшении Еуэ до 0 напряжение UaK должно остаться низким;
снижайте ЕА до 0. Затем восстановите первоначальное значение ЕА.
Если Еуэ будет равно 0, UaK останется высоким. Для проверки Unep
соедините управляющий электрод с катодом и повышайте ЕА, пока
UaK не станет низким.
Напряжение Еа, при котором UaK становится низким, равно Unep. Для
проверки обратного напряжения Uo6p поменяйте полярность анода и
катода и, используя для ограничения обратного тока сопротивление R
в 10 раз больше, чем ранее, повторите опыт.
Глава 6. Радиолюбительские измерения при поиске неисправностей
357
Стабилитроны
Сопротивление стабилитрона с прямым смещением должно быть
мало и проверяется омметром так же, как сопротивление обычного
диода. При обратном смещении сопротивление должно
быть велико при условии, что обратное напряжение
меньше напряжения пробоя (стабилизации) UCT. Для
проверки работоспособности диодов и измерения
напряжения UCT используется схема, показанная на Рис. 6.5. Схема
пыс А S	испытания
* • • •	стабилитрона
Сопротивление R выбирают приблизительно равным
Уст2/0,5Рд,
где Рд — допустимая мощность рассеяния стабилитрона.
Пример.
При испытании стабилитрона с напряжением стабилизации 10 В
и мощностью рассеяния 0,5 Вт, R = 1040,25 = 400 Ом, применяется
сопротивление 390 Ом.
Мощность рассеяния резистора выбирается из условия Pr> UCT2/R.
При постепенном повышении напряжения Е, соответственно, увели-
чивается измеряемое напряжение до достижения UCT. При дальнейшем
увеличении Е напряжение U остается примерно постоянным, равным
UCT. Не следует увеличивать напряжение Е свыше 2 UCT.
Конденсаторы
С помощью омметра можно определить наличие или отсутствие
короткого замыкания в конденсаторе. Для этого надо омметр на
самом «высокоомном» пределе измерений подключить к выводам
конденсатора.
Если конденсатор электролитический, положительный зажим
омметра надо присоединить к плюсовому выводу конденсатора.
Измеряемое сопротивление конденсатора должно постепенно увели-
чиваться (при испытании конденсатора большой емкости сопротивле-
ние нарастает медленно) до очень большого значения и затем должно
оставаться постоянным.
Для определения тока утечки электролитического конденсатора
используется схема, показанная на рис. 6.6, а. Для получения надеж-
358
Энциклопедия начинающего радиолюбителя
Рис. 6.6. Определение
тока утечки
электролитического
конденсатора:
а — амперметром;
б — вольтметром
ных результатов напряжение Е устанавливают
несколько меньшим номинального рабочего напря-
жения конденсатора. В этом случае ток не должен
превышать 0,1 мА при 100 В, 0,2 мА при 100—300 В
и 0,5 мА при 300 В и выше.
Неэлектролитические конденсаторы имеют
существенно меньшие токи утечки. При измере-
ниях по схеме рис. 6.6, б они практически должны
быть равны нулю. Если это не так, вычислите экви-
валентное сопротивление конденсатора R3, Ом, по
формуле:
R9 = RB(E/U-1),
где RB — сопротивление вольтметра; R3 не должно быть существенно
меньше 100 МОм.
Проверить конденсатор, включенный в цепь переменного тока
в качестве разделительного, можно, измеряя падение напряжения
на нем.
И Это интересно знать.
В большинстве подобных применений падение напряжения на кон-
денсаторе должно быть близко к нулю или очень мало в сравнении с
напряжением, измеряемым между конденсатором и землей.
Необходимо помнить, что наличие постоянной составляющей
может привести к ошибочному отсчету. Постоянная составляющая
должна быть заблокирована.
Индуктивности и трансформаторы
С помощью омметра можно определить, соответствует ли сопро-
тивление индуктивности значению, указанному изготовителем
(полярность при этом несущественна).
Это интересно знать.
В радиоэлектронике используются катушки индуктивности с
весьма широким диапазоном сопротивлений и общих правил опре-
деления сопротивлений индуктивностей нет.
Глава 6. Радиолюбительские измерения при поиске неисправностей
359
Индуктивности, имеющие много витков тонкого провода, обычно
имеют высокие сопротивления. Если сопротивление индуктивности
равно бесконечности, в катушке обрыв. Если сопротивление катушки
индуктивности меньше значения, указанного изготовителем, воз-
можно, что часть витков короткозамкнута.
Первичные и вторичные обмотки трансформаторов проверяются как
самостоятельные индуктивности, за исключением автотрансформаторов,
у которых одна и та же катушка выполняет функции первичной и вто-
ричной обмоток. Сопротивление между любыми выводами первичной и
вторичной обмоток должно быть равно бесконечности («обрыв»).
НЭто интересно знать.
Сопротивление между выводами обмоток должно быть пропорцио-
нально числу витков.
Например, сопротивление между выводом от средней точки и выво-
дом от любого конца обмотки должно быть примерно равно половине
полного сопротивления обмотки. Если результаты измерений сопро-
тивлений вызывают сомнения, трансформатор следует проверить на
соответствие техническим данным на переменном токе. Надо изме-
рить переменное напряжение на вторичной обмотке при наличии
резистивной нагрузки и напряжение на первичной обмотке.
Есть такое правило.
Отношение действующих значений напряжений на вторичной и на
первичной обмотках должно быть равно отношению числа витков
вторичной обмотки к числу витков первичной.
Источники питания и стабилизаторы напряжения
Надежность системы в значительной степени определяется надеж-
ностью источников питания, и их необходимо проверять в первую оче-
редь. Очевидно, что следует измерить выходное напряжение включен-
ного источника питания; при этом отсутствие напряжения на выходе
источника еще не является свидетельством его неисправности.
Это интересно знать.
Часто причиной упомянутой ситуации является пробитый кон-
денсатор фильтра или перегрузка источника.
360
Энциклопедия начинающего радиолюбителя
Современные источники питания на интегральных схемах, напри-
мер, серии 7800 (с фиксированным выходным напряжением) и 723 (с
регулируемым выходным напряжением), имеют встроенные цепи, чув-
ствительные к перегрузке. Они автоматически уменьшают выходные
напряжения, если ток нагрузки превышает допустимое значение.
Если напряжение на выходе источника питания недопустимо мало,
отключите нагрузку и измерьте выходное напряжение. Если выходное
напряжение по-прежнему мало, то это свидетельствует о неисправ-
ности источника питания, хотя выход его из строя мог быть вызван
дефектами внешних (по отношению к источнику) компонентов.
Совет.
Не заменяйте источник питания, пока устройство, на которое он
нагружен, не проверено на отсутствие короткого замыкания.
Ненормальная работа устройства, например: шум, гудение в уси-
лителе низкой частоты, произвольные отключения могут быть след-
ствием дефекта источника питания, вызванным утечкой электроли-
тического конденсатора фильтра и др.
Для измерений переменной составляющей напряжения на выходе
источника питания удобно использовать УИП.
Будьте осторожны.
Не забывайте заблокировать постоянную составляющую. В общем
случае напряжение пульсаций па выходном фильтре при нормальной
нагрузке должно быть меньше 1 % выходного постоянного напряжения.
Испытывать источники питания на соответствие спецификациям
изготовителя следует в двух режимах:
♦	в отсутствие нагрузки (тока на выходе);
♦	при полной нагрузке (максимально допустимый ток на выходе).
И Это интересно знать.
У некоторых источников питания, например, батарей, выходное напря-
жение в отсутствие нагрузки выше, чем при включенной нагрузке.
Для оценки процента стабилизации источника питания (UCT) сле-
дует измерить напряжение в отсутствие и при наличии нагрузки Uo и
UH и вычислить UCT = (Uo - UH)/UH.
Глава 6. Радиолюбительские измерения при поиске неисправностей
361
У идеального стабилитрона это значение должно составлять 0 (не 100%).
Ряд изготовителей указывает выходное полное сопротивление
источника питания, которое определяется как
RBbIX = AU/AI,
где AU — полное изменение выходного напряжения в интервале
нагрузок от нуля до полной;
Д1 — полное изменение тока нагрузки в этих же условиях (при
отключенной нагрузке выходной ток отсутствует).
Это интересно знать.
У хорошо стабилизированного источника питания выходное сопротив-
ление очень мало (порядка мегаом для лабораторных источников).
Для известного выходного сопротивления коэффициент стабили-
зации в процентах определяется по формуле
UCT = RBbIXIH юо/ин,
где 1н и UH — ток и напряжение при полной нагрузке, соответственно.
6.6.	Генераторы сигналов сложной формы
Принцип действия
Это полезно запомнить.
Генераторы сигналов сложной формы — это источники сигналов
общего назначения, формирующие сигналы различной формы, вклю-
чая синусоидальную, прямоугольную и треугольную. Форма сигна-
лов, амплитуда и частота выбираются оператором.
В некоторых моделях генераторов сигналы различной формы одно-
временно снимаются с различных выходов. Частоты сигналов генера-
торов устанавливаются в широком диапазоне — от 1 мГц или 1 мкГц
до нескольких мегагерц. Обычно частоты генераторов общего назна-
чения составляют 0,01 Гц — 10 МГц.
Низкочастотные генераторы предназначены для генерирования
неискаженных синусоидальных колебаний низкой частоты в ограни-
ченном диапазоне частот, обычно от 20 Гц до 20 кГц, иногда до 100 кГц.
362
Энциклопедия начинающего радиолюбителя
Лабораторные генераторы имеют прецизионные аттенюаторы и
приборы на выходе, позволяющие точно устанавливать амплитуду
сигнала.
Многие низкочастотные генераторы формируют прямоугольные
импульсы.
ИЭто интересно знать.
Задающим генератором обычно является низкочастотный генера-
тор с фазосдвигающей RC-цепочкой или мостом Вина.
Прямоугольные импульсы формируются из колебаний синусои-
дальной формы с помощью ограничителей.
Низкочастотные генераторы колебаний треугольной формы
обычно представляют собой мультивибраторы, генерирующие коле-
бания прямоугольной формы. Эти колебания интегрируются опера-
ционным усилителем с емкостной обратной связью, формирующим
колебания треугольной формы.
Такое электронное интегрирование обычно связано с поворотом
фазы на 180°, и выходное, линейно нарастающее напряжение оказы-
вается линейно падающим. Треугольная форма выходного сигнала
образуется при чередовании линейно нарастающего и линейно падаю-
щего напряжений.
Напряжение синусоидальной формы формируется путем выде-
ления из колебания прямоугольной формы основной гармонической
составляющей. Изменение параметров фильтров при изменении
частоты генерируемых колебаний достигается механическим соеди-
нением соответствующих перестраиваемых элементов схемы. На
рис. 6.7 показана общая структурная схема типового генератора сиг-
налов сложной формы.
Рис. 6.7. Структурная схема генератора сигналов сложной формы
Глава 6. Радиолюбительские измерения при поиске неисправностей
363
Прохождение сигнала
В процедуре отыскания неисправностей видное место занимает
измерение уровня сигнала или наблюдение сигнала с помощью осцил-
лографа в определенных точках его прохождение через исследуемое
устройство.
Для примера можно проследить прохождение сигнала через много-
каскадный усилитель, начиная с первого каскада.
Будьте осторожны.
Если на входе какого-либо каскада сигнал нормальный, а на выходе
отсутствует или форма его искажена, то каскад неисправен.
На рис. 6.8 показан трехкаскадный усилитель, в котором второй
каскад неисправен.
Испытываемая система
Рис. 6.8. Проверка трехкаскадного усилителя
Генераторы могут быть использованы в качестве источников вход-
ных сигналов для проверки устройств в целом.
Это интересно знать.
Нужно быть уверенным в том, что на вход подается сигнал задан-
ной формы и частоты.
Это помогает отыскать неисправности путем сравнения сигналов
в разных точках схемы и определить место возникновения искаже-
ний сигнала или ненормальных амплитудных соотношений. Это
особенно удобно, если воспроизводимый устройством сигнал имеет
сложную форму (речь, музыка) переменного частотного и амплитуд-
ного состава.
Генераторы заменяют воспроизводимый сигнал, например, от
микрофона; их можно подключать к любой заданной точке схемы,
например, к входу усилителя мощности.
364
Энциклопедия начинающего радиолюбителя
Будьте осторожны.
Между выходом генератора и точкой схемы, к которой он подклю-
чается, всегда должен быть включен конденсатор. Выход генера-
тора представляет собой короткозамкнутую по постоянному
току цепь, и пробой изоляции этого конденсатора может серьезно
повредить или вывести из строя испытываемый участок схемы.
Устанавливать уровень выходного сигнала генератора следует так,
чтобы обеспечить необходимое напряжение в испытываемой точке
схемы (на разделительном конденсаторе может падать переменное
напряжение соответствующей частоты); показания отсчетных шкал
генератора могут не соответствовать истинному напряжению в точке
подключения (после конденсатора).
Измерение частотных характеристик
Это полезно запомнить.
Частотная характеристика схемы (или устройства) — зависи-
мость выходного сигнала от частоты на входе (при постоянной
амплитуде входного сигнала).
Во многих случаях существенным является изменение фазового
сдвига между выходным и входным напряжением при изменении
частоты. Частотные характеристики обычно графически изобража-
ются в виде зависимостей уровня сигнала (или фазы) на выходе от
частоты. При этом, как правило, используется логарифмический мас-
штаб по обеим осям координат.
Совет.
Удобно использовать бумагу с логарифмическим масштабом по
обеим осям, поскольку значения по оси ординат откладываются
в децибелах, а по оси абсцисс необходимо отложить широкий диа-
пазон значений частот (что просто неудобно при использовании
линейного масштаба).
Генератор сигналов представляет собой идеальный инструмент для
снятия частотных характеристик, так как частота генерируемых сиг-
налов изменяется в широких пределах при сохранении постоянства
амплитуды сигнала.
Глава 6. Радиолюбительские измерения при поиске неисправностей
365
Коэффициент усиления испытываемой схемы определяется отно-
шением амплитуды сигнала на выходе UBbIX к амплитуде сигнала на
входе UBX:
к = ивых/ивх,
где UBbIX и UBX отсчитываются в среднеквадратичных или амплитуд-
ных значениях.
В децибелах коэффициент усиления испытываемой схемы опреде-
ляется
К = 201og10 (U,„/U„).
Определить коэффициент усиления на различных частотах
можно, изменяя частоту входного сигнала (при постоянной ампли-
туде UBX), измеряя выходное напряжение и вычисляя соответствую-
щее отношение.
Совет.
Для получения очень точных данных входное напряжение следует
измерять каждый раз при установке нового значения частоты,
поскольку, как указывалось выше, амплитуда выходного сигнала
генератора при изменении частоты может в определенных преде-
лах изменяться.
При снятии частотной характеристики следует контролировать с
помощью осциллографа форму выходного и входного сигнала. Если на
какой-либо частоте сигнал оказывается искаженным, например, огра-
ниченным, выходное напряжение генератора следует уменьшить.
Если сигнал чрезмерно мал (сравним с уровнем шумов), выходное
напряжение генератора надо увеличить. В обоих случаях при расчете
коэффициента усиления надо учитывать изменения уровня сигнала.
В описании частотной характеристики большое значение имеют верх-
няя и нижняя граничные частоты — частоты, на которых коэффици-
ент усиления уменьшается до 0,707 Кср, где Кср — коэффициент усиле-
ния в области средних частот (рис. 6.9, а).
Это интересно знать.
На граничных частотах коэффициент усиления на 3 дБ ниже, чем на
средних.
366
Энциклопедия начинающего радиолюбителя
Полоса пропускания устрой-
ства определяется как разность
значений верхней и нижней гра-
ничной частот
Af=f2-f1.
Для резонансного усилителя или
полосового фильтра (рис. 6.9, б)
важна величина
Q = f0/M,
где fo — «центральная» частота,
на которой коэффициент уси-
ления максимален.
В устройствах с высокими зна-
чениями К (К>10) центральная
частота находится примерно посе-
редине между граничными часто-
Рис, 6,9, Типичные частотные
характеристики:
а — широкополосного усилителя;
б — полосового фильтра
тами.
6.7.	Частотомеры
Принцип действия
Это полезно запомнить.
Частотомер — цифровой прибор, предназначенный для измерения
и отображения частоты сигнала, подаваемого на его вход.
Многие частотомеры позволяют измерять временные интервалы
(например, периоды) входных сигналов; такие приборы называются
универсальными.
Каждый частотомер имеет генератор временных интервалов —
обычно кварцевый генератор, служащий базой времени для частот-
ных и временных измерений. На рис. 6.10 показана упрощенная
структурная схема типового универсального частотомера. Входной
сигнал проходит через усилитель и аттенюатор. Затем он подается на
триггер Шмитта, формирующий острые импульсы синхронно с нарас-
танием и спадом входного напряжения.
Глава б. Радиолюбительские измерения при поиске неисправностей
367
Рис. 6.10. Структурная схема универсального частотомера
Часто пользователь имеет возможность управлять уровнем запуска
триггера Шмитта. Входной делитель частоты осуществляет деление
частоты входного сигнала в заданное число раз: 1,10, 100 и т. д.
Для частотных измерений этот делитель обычно не используется, и
при установке переключателя рода работы «Частота — Период» в поло-
жение «Частота» входные импульсы с позиции делителя «Разделить на
1» непосредственно поступают на вход схемы И («затвора»).
Частота генератора базы времени делится декадными ступенями.
Соответствующие сигналы используются для запуска стробирующего
устройства, формирующего «временные ворота» — интервал вре-
мени, в течение которого отсчитывается число импульсов с делителя,
установленного на выходе триггера Шмитта. Счетчик считает число
импульсов; результат счета отображается на дисплее.
Многие частотомеры позволяют измерять интервалы времени между
двумя событиями. Для этой цели генератор базы времени включается
и выключается внешними старт-стопными импульсами; они же фор-
мируют стробирующий импульс, в течение которого производится
счет импульсов. В принципе частотомер позволяет подсчитать число
импульсов за любой отрезок времени. Это удобно, например, при под-
счете числа случайных импульсов, числа оборотов мотора и т. д.
Некоторые частотомеры позволяют измерять отношение частот. При
этом используются два внешних сигнала. Сигнал более низкой частоты
управляет затвором, через который проходят подсчитываемые счетчи-
ком импульсы более высокой частоты — этот сигнал выполняет функ-
ции генератора базы времени (последний не включается).
368
Энциклопедия начинающего радиолюбителя
Технические характеристики частотомеров
Диапазон частот. Это диапазон, в котором измеряется частота. Для
случаев связи по постоянному и переменному току диапазоны частот
могут быть различными. В зависимости от стоимости и сложности
прибора наивысшая частота может составлять несколько единиц или
несколько сотен мегагерц (обычно 100 МГц). СВЧ-частотомеры рабо-
тают на частотах до нескольких гигагерц.
Входное сопротивление. Входное сопротивление (импеданс)
обычно составляет 1 МОм или 50 Ом. В некоторых частотомерах вход-
ное сопротивление может устанавливаться. Поскольку входные цепи
частотомеров широкополосные, повышение входного сопротивления
нежелательно из-за соответствующего роста шумов.
Чувствительность. Чувствительность — минимальный уровень
сигнала, необходимый для переключения, обычно от 10 до 100 мВ
(среднеквадратичных). Чувствительность может изменяться при
изменении частоты. Для напряжений несинусоидальной формы чув-
ствительность может указываться в амплитудных значениях напряже-
ния. Чувствительность изменяется с помощью аттенюатора (обычно
xl, х10, хЮО). Чувствительности 20 мВ (среднеквадратичных) в поло-
жении аттенюатора xl соответствует отсчет 200 мВ в положении х10.
Уровень переключения. Для перемещения петли гистерезиса может
вводиться постоянная составляющая. Типичный диапазон, в котором
устанавливается уровень переключения, составляет ±3 В.
Разрешение. Наименьшие отображаемые на дисплее прибора измене-
ния измеряемой величины определяют его разрешение; оно обычно оце-
нивается последним значащим разрядом, т. е. ±1 в последнем значащем
децимальном разряде дисплея. Учитывая показания декадных делителей,
можно вычислить соответствующие изменения измеряемой величины.
Так, например, при измерении периодов типичное разрешение составляет
100 нс/N, где N — степень деления декадного делителя (1,10,100 и т. д.).
Характеристики базы времени — частота и уход частоты за счет
старения генератора, воздействия температуры и, возможно, питаю-
щего напряжения. Обычно частота генератора 10 МГц. Уходы частоты
изменяются в широких пределах в зависимости от качества и цены
прибора. Для приборов умеренной стоимости:
♦	не более 3 частей из 107 в месяц за счет старения;
♦	не более ±10 частей из 106 в диапазоне температур от 0 до 50 °C;
♦	не более ±1 части на 107 для ±10 %-ного изменения питающего
напряжения.
Глава 6. Радиолюбительские измерения при поиске неисправностей
369
6.8. Осциллографы
Принцип действия
Осциллограф — уникальный прибор, необходимый для обнару-
жения неисправностей и ремонта радиоэлектронной аппаратуры.
Осциллограф позволяет оператору наблюдать форму сигналов, легко
определять амплитудные значения напряжений, измерять частотные и
фазовые соотношения. С помощью двулучевого осциллографа можно
сравнивать временные параметры двух сигналов.
На рис. 6.11 приведена обобщенная структурная схема осцил-
лографа. Она включает в себя усилители вертикального и горизон-
тального отклонения луча, генератор развертки, электронно-лучевую
трубку (ЭЛТ) и источники высокого и низкого напряжения питания.
Усилитель вертикального отклонения усиливает входной сигнал
низких напряжений (порядка 1 мВ) до напряжений, отклоняющих луч
так, чтобы этот сигнал было удобно наблюдать на экране ЭЛТ.
Усилитель горизонтального отклонения имеет два входа:
♦	один — от генератора развертки, отклоняющий луч по горизон-
тали экрана ЭЛТ;
♦	другой позволяет усиливать и наблюдать на экране внешний
сигнал(только по горизонтали).
Генератор развертки. На выходе генератора развертки формиру-
ется линейно нарастающее напряжение. Оно подается на пластины
Рис, 6.11, Структурная схема осциллографа
370
Энциклопедия начинающего радиолюбителя
горизонтального отклонения луча трубки и перемещает луч по экрану
слева направо. При этом сигнал, поданный на пластины вертикаль-
ного отклонения, перемещает луч вверх и вниз — таким образом, на
экране воспроизводится форма исследуемого сигнала.
Когда луч достигнет правого края экрана, линейно нарастающее
напряжение быстро падает — при этом луч перемещается к левому
краю экрана. Этот процесс называется обратным ходом развертки.
Чтобы в это время луч не засвечивал экран, его гасят с помощью пред-
назначенного для этого бланкирующего устройства.
Двулучевой осциллограф
Для наблюдения двух осциллограмм на экране ЭЛТ можно исполь-
зовать трубку с двумя электронными прожекторами. Можно также
использовать однолучевую ЭЛТ и электронный коммутатор для пооче-
редной подачи сигналов на пластины вертикального отклонения ЭЛТ.
Две осциллограммы на экране однолучевой ЭЛТ можно получить
двумя способами. Первый из них (метод прерывания сигнала) предусма-
тривает временное разделение сигналов между двумя усилителями вер-
тикального отклонения с достаточно высокой частотой. Мультивибратор
управляет электронным ключом, коммутирующим каналы А и В
(рис. 6.12). Качество воспроизведения осциллограмм может ухудшаться,
если частота прерываний равна или кратна частоте сигнала.
В основе второго метода (метода чередования каналов) также
лежит схема, показанная на рис. 6.12, но в этом случае ключ комму-
тирует каналы на всю длительность развертки. Сигнал во время раз-
вертки не прерывается, что улучшает качество осциллограммы. Если
Рис. 6.12. Структурная схема двулучевого осциллографа
Глава 6. Радиолюбительские измерения при поиске неисправностей
371
этот метод использовать при низкой частоте развертки, оператор на
экране попеременно будет видеть два следа луча.
0
Совет.
Чтобы избежать такого неудобства на низких частотах, следует
пользоваться методом прерывания изображения, а на высоких
частотах — методом попеременного воспроизведения.
В некоторых моделях осциллографов предусмотрено автоматиче-
ское переключение рода работы.
Цифровой запоминающий осциллограф
Эти приборы используют цифровую память и представляют собой
дальнейшее усовершенствование стробоскопических осциллогра-
фов. Амплитудные значения напряжения входного сигнала на выходе
аналого-цифрового преобразователя хранятся в памяти прибора.
Накопленная информация на выходе цифро-аналогового преобра-
зователя формируется в сигнал управления ЭЛТ и отображается по
команде оператора. Многие цифровые осциллографы могут запоми-
нать и отображать входные сигналы в реальном масштабе времени в
пределах частотных возможностей аналогового устройства.
Большинство таких осциллографов могут отображать нестацио-
нарные процессы. Они могут работать с аналоговыми устройствами,
имеющими полосу до 50 МГц, и воспроизводить нестационарные про-
цессы длительностью до 10 нс при скоростях до 200 х 106 выборок/с.
Известны различные модификации таких осциллографов. Способность
запоминать информацию в цифровой форме обеспечивает им широ-
кую популярность при выполнении различных измерений.
ГЛАВА 7
ЧИТАЕМ И РИСУЕМ
ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ СХЕМЫ
7.1.	Первое знакомство
Зная основные принципы построения схем, электрические про-
цессы, которые в них протекают, и условные графические обозначе-
ния, применяемые в них, можно читать схемы, не прибегая к специ-
альному описанию.
Условные графические обозначения имеют простую форму по
начертанию. В них, по возможности, включены наиболее характер-
ные особенности каждого элемента, что облегчает запоминание этих
элементов. Они не отображают величину обозначаемых элементов, а
только определяют их тип. Один и тот же знак обозначает и малень-
кий по величине и параметрам элемент, и большой. Поэтому схемы не
могут определять размеры изделия.
Каждый элемент, входящий в схему, должен иметь буквенно-
цифровое обозначение, которое необходимо для указания в сокращен-
ном виде сведений о нем.
При выполнении электрических схем применяют следующие линии:
♦	сплошную основную линию толщиной 0,2...0,6 мм в зависимо-
сти от форматов схемы и размеров графических обозначений
для изображения линий электрической связи (провод, кабель,
шина), всех видов обмоток, резисторов, конденсаторов и др.;
♦	сплошную утолщенную линию двойной толщины (практиче-
ски равную 0,6—0,8 мм) для обозначения сердечников и соеди-
нений с корпусом;
♦	штриховую линию толщиной 0,2—0,6 мм для изображения се-
ток электронных приборов;
♦	штриховую линию половинной толщины, но не менее 0,2 мм,
для изображения линий механической связи в электрических
схемах, линий экранировки.
Глава 7. Читаем и рисуем электрические схемы
373
7.2.	Структура обозначений элементов в схемах
Условное буквенно-цифровое обозначение записывают в виде
последовательности букв, цифр и знаков в одну строку без пробелов.
Количество элементов в обозначении руководящими документами не
устанавливается. Обозначение элемента (позиционное обозначение)
в общем случае состоит из трех частей: вид элемента; номер элемента;
выполняемую функцию.
В первой части записывают одну или несколько букв (буквенный
код) для указания вида элемента. Во второй части записывают одну
или несколько цифр для указания номера элемента данного вида.
В третьей части записывают (в ряде случаев) буквенный код функ-
ции элемента.
7.3.	Однобуквенные коды видов элементов
Буквенные коды видов элементов представляют собой группы, кото-
рым присвоены обозначения одной буквой. Рассмотрим эти группы.
Однобуквенные коды наиболее распространенных видов элементов:
А — устройства, например, усилители, приборы телеуправления;
В — преобразователи неэлектрических величин в электрические
(кроме генераторов и источников питания) или наоборот;
С — конденсаторы;
D — схемы интегральные, микросборки;
Е — элементы разные;
F — разрядники, предохранители, устройства защитные;
G — генераторы, источники питания, кварцевые осцилляторы,;
Н — устройства индикационные и сигнальные, например, при-
боры звуковой и световой сигнализации, индикаторы;
К — реле, контакторы, пускатели;
L — катушки индуктивности, дроссели;
М — двигатели;
Р — приборы, измерительное оборудование;
Q — выключатели и разъединители в силовых цепях;
R — резисторы;
S — устройства коммутационные в цепях управления, сигнализа-
ции и измерительных;
Т — трансформаторы, автотрансформаторы;
374
Энциклопедия начинающего радиолюбителя
U — преобразователи электрических величин в электрические, устрой-
ства связи;
V — приборы электровакуумные, полупроводниковые;
W — линии и элементы сверхвысокой частоты, антенны;
X — соединения контактные;
Y — устройства механические с электромагнитным приводом;
Z — устройства оконечные, фильтры, ограничители.
10.4. Двухбуквенные коды
Для уточнения вида элементов допускается применять двухбуквен-
ные или даже многобуквенные коды. Элемент может быть обозначен
не только одной буквой (общим кодом вида элемента), но и двумя бук-
вами (кодом данного элемента).
При применении двухбуквенных кодов первая буква должна соот-
ветствовать группе видов, к которой принадлежит элемент:
BD	— детектор ионизирующих излучений;	DT EL	— устройство задержки; — лампа осветительная;
BE	— сельсин-приемник;	ЕК	— нагревательный элемент;
BF	— телефон (капсюль);	ЕТ	— пиропатрон;
BL BQ BR	—	фотоэлемент; —	пьезоэлемент; —	датчик частоты вращения;	FA	— дискретный элемент защиты по току мгновен- ного действия;
BS BV BA	— звукосниматель; — датчик скорости; — громкоговоритель;	FP	— дискретный элемент защиты по току инерцион- ного действия;
BB	— магнитострикционный элемент;	FU	— предохранитель плавкий;
BK BM	— тепловой датчик; — микрофон;	FV	— дискретный элемент защиты по напряжению;
BP	— датчик давления;	GB	— батарея;
BC	— сельсин-датчик;	HG	— индикатор символьный;
DA	— схема интегральная анало- говая;	HL	— прибор световой сигнали- зации;
DD	— схема интегральная, циф- ровая, логический элемент;	НА	— прибор звуковой сигнали- зации;
DS	— устройства хранения информации;	KV КА	— реле напряжения; — реле токовое;
Глава 7. Читаем и рисуем электрические схемы
375
кк	— реле электротепловое;	SR	— выключатели, срабатываю-
км КН	— магнитный пускатель; — реле указательное;	TS	щие от частоты вращения; — электромагнитный стаби-
кт LL	— реле времени; — дроссель люминесцентного	TV	лизатор; — трансформатор напряжения;
PC	освещения; — счетчик импульсов;	ТА ив	—	трансформатор тока; —	модулятор;
PF	— частотомер;	UI	— дискриминатор;
PI	— счетчик активной энергии;	UR	— демодулятор;
PR	— омметр;	UZ	— преобразователь частот-
PS PV	—	регистрирующий прибор; —	вольтметр;		ный, инвертор, генератор частоты, выпрямитель;
PW — ваттметр;	VD — диод, стабилитрон;
РА РК РТ	— амперметр;	VL — счетчик реактивной энергии; VS — часы;	VT	—	прибор электровакуумный; —	тиристор; —	транзистор;
QF	— выключатель	WA автоматический;	WE	— антенна; — ответвитель;
QK	— короткозамыкатель;	WK	— короткозамыкатель;
QS	— разъединитель;	WS	— вентиль;
RK	— терморезистор;	WT	— трансформатор, неоднород-
RP	— потенциометр;	ность, фазовращатель;
RS	— шунт измерительный;	WU	— аттенюатор;
RU	— варистор;	ХА	— токосъемник, контакт
SA	— выключатель или переключатель;	ХР	скользящий; — штырь;
SB	— выключатель	XS кнопочный;	XT	— гнездо; — соединение разборное;
SF	— выключатель	XW автоматический;	— соединитель высокочастотный;
SK	— выключатели,	YA срабатывающие	YB от температуры;	—	электромагнит; —	тормоз с электромагнит- ным приводом;
SL	— выключатели, срабатываю- YC щие от уровня;	— муфта с электромагнитным приводом;
SP	— выключатели, срабатываю- YH щие от давления;	— электромагнитный патрон или плита;
SQ	— выключатели, срабатываю- ZL щие от положения;	ZQ	— ограничитель; — фильтр кварцевый.
ГЛАВА 8
ИНТЕРНЕТ ДЛЯ РАДИОЛЮБИТЕЛЕЙ
В процессе работы радиолюбителям приходится интенсивно «путе-
шествовать» по Интернету, встречая интересные сайты.
Ресурсы Интернет от авторов книги	
http://electrik.info/	Практическая электротехника и электроника — на материалах сайта написана 5-я глава книги
http://electricalschool.info/	Энциклопедические статьи, в том числе, и по электронике
Электронные порталы	
http://cxem.net/	Сайт Паяльник посвящен радиоэлектронике. Здесь вы сможете найти большое количество радиоэлектронных схем, технических решений, радиолюбительских советов, программы и многое другое, т. е. все то, что необходимо для радиолюбителя или профессионала. Основной целью сайта является популяризация современной радиоэлектроники в России. На сегодняшний день сайт Паяльник занимает одну из лидирующих позиций в русскоязычном интернете по теме радиоэлектроника
http://www.radioradar.riet/ about-project/index.html	Белорусский электронный портал — обширная разносторонняя актуальная информация по радиотехнике и электронике
http://www.radio-portal.ru/	Радиолюбительский портал
http://radiopartal.tut.su/	Данный сайт посвящен начинающим Радиолюбителям, Радиотехникам и не только. И всем остальным, которые планируют заняться этим очень интересным и увлекательным хобби, делом, а может у кого и работа. Так что помощь и поддержка ни когда не помешает. Здесь Вы найдете различные уроки начиная с самого начала п подробным описанием каждого элемента и его назначением ну и т. д.
http://www.radiosait.ru/	Схемы, описания радиолюбительских конструкций, обсуждение на форуме, радиоблоги и многое другое
http://www.cq ha m. ru/	Технический портал радиолюбителей России
http://www.qrz.ru/	Сервер радиолюбителей
www.rlocman.ru	Электроника — Большой информационный ресурс
kazus.ru	Электронный портал. Каталог ссылок на принципиальные схемы, статьи, документация. Справочник по электронным компонентам. Система поиска компонентов по онлайн-складам. Форум
Электронные библиотеки	
www.cqham.ru/lib.htm	Библиотека радиолюбителя. Внушительная библиотека по радиоделу. Собрание содержит как архивы профильных журналов (Радиолюбитель, Техника), так и большое количество книг по радиосвязи, теории полей, схемотехнике, созданию антенн. Уникальный контент!
www.umup.narod.ru/	Библиотека технической литературы по разделам радиотехники: Электрические цепи и сигналы, Электротехника, Схемотехника, Электроника, Цифровые устройства, микропроцессоры и ПЛИС, Основы цифровой связи, Прием и обработка сигналов, Конструирование и приборостроение РЭС, Радиосистемы передачи информации, Радиолокация, Радионавигация, Радиоавтоматика, Антенная техника и СВЧ и многим другим!
Глава 8. Интернет для радиолюбителей
377
www.tstu.ru/rphp7r = education.elib&id = 12	Электронная библиотека, раздел: «Электроника, электротехника, радиотехника, приборостроение» - Тамбовский государственный технический университет
www.softsklad.ru/science/ spravs/5 prog rams2.html	СофтСклад.Ру — Энциклопедии, словари и справочники
http://mirknig.com/index. php?do = search	Книги и журналы по разделам
Схемы	
http://www.radioman.ru/ shem/	Каталог практических схем для радиотехника
http://web.geowap.mobi/ shemes.html	В данном разделе вы найдете схемы различных радиолюбительских конструкций и другую техническую информацию и документацию
http://cxema.3dn.ru/	Радиолюбительские схемы
http://electronic. vladbazar.com/	Сайт для радиолюбителей — это сайт, где начинающий или уже опытный радиолюбитель может найти и бесплатно скачать любые понравившиеся принципиальные или электрические схемы большинства интересных устройств
www.radiofan.ru	Сайт «Схемы, справочники, программы». На нем вы найдете схемы телевизоров, видеомагнитофонов, автомагнитол, телефонов и другой бытовой и офисной техники, описания, прошивки EEPROM, SEEPROM, рекомендации по ремонту аппаратуры, различные справочные данные. Вся информация предоставляется бесплатно!
www.schematic.by.ru/	Каталог электрических принципиальных схем. Схемы, чертежи печатных плат и подробное описание схемотехнических устройств на все случаи жизни: пробники, генераторы сигналов, источники питания, электроника для дома и быта, средства защиты объектов, жучки, электроника для автомобилистов, музыкантов, схемы теле-, видео-, аудиоаппаратуры и много другое
www. m aste r-t v.co m	Схемы, справочники для ремонта и настройки
www.chertezhi.ru	Чертежи.РУ — база данных различных чертежей, схем, самоделок, которые можно свободно скачать с сайта и использовать для своих нужд, кладовая полезна как студентам технических вузов так и всем интересующимся техникой и любителям поработать головой и руками
www.kruso.narod.ru/ poiskk.htm	Электрические схемы аудио и видеотехники
http://irls.narod.ru/	Каталог радиолюбительских схем
Сайты для радиолюбителей	
www.radiomaster.net/ index.php	Сайт был разработан для радиолюбителей, студентов электротехнических специальностей, школьников, посещающих радиолюбительские кружки, и всех тех, кому небезынтересно знать, как устроена и работает различная электронная техника
www.lamaster.ru	На страницах этого сайта Вы найдете информацию по ремонту современной бытовой техники — от радиотелефона, телевизора, до мобильных телефонов, компьютеров. Скачаете программы для прошивки, разлочки, калибровки мобильных телефонов. Узнаете некоторые секреты заработка в Интернете
ra4a.narod.ru/portal/ Sprawka.html	Сайт радиолюбителей Волгограда. Справочные данные и большое количество тематическое информации
http://www.radioland.net.ua/	Сайт для радиолюбителей. Схемы, программы, справочные материалы, рефераты, курсовые и многое другое
http://shemotehmk.ru/	Сайт рассчитан на радиолюбительскую аудиторию
Персональные сайты	
valvol.nightmail.ru/ books.html	Сайт Валентина Володина — большое количество интересных книг электротехнической направленности.
378
Энциклопедия начинающего радиолюбителя
ru3ga.qrz.ru/file.shtml	Страничка, адресованная «паяющим» радиолюбителям. Все, что здесь будет находиться, взято из различных книг и журналов, изданных за последние тридцать лет.
www.elremont.nm.ru	Ремонт бытовой техники своими силами. Это сайт не для специалистов по ремонту. Здесь описаны способы ремонта несложных неисправностей бытовой техники, которые составляют как минимум 50% от всех неисправностей. Их может устранить любой человек? не обремененный толщиной кошелька и с руками, растущими оттуда откуда надо и относительно трезвой головой
www.valtar.ru/encyclop.htm	Энциклопедия магнетизма. Энциклопедия, литература, «магнитные» сайты, фотогаллерея магнитов. Когда открываешь справочник или учебник по магнетизму, длинностраничная структура подачи материала, обилие непонятных формул и незнакомых слов сразу убивает всякое желание узнать что-то новое. Поэтому целью этой энциклопедии является предельно понятное представление материала, так, чтобы каждый нормальный человек смог легко понять и представить, о чем идет речь. Кроме того, в процессе описания явления магнетизма особое внимание уделено практическим экспериментам с магнитами и многочисленным натурным фотографиям, что дает читателю уверенность в реальности представленного материала
http://irlx.narod.ru/	Евгений Мерзликин приветствует вас на этом сайте. Он пишет: «Я радиолюбитель. И это продолжается уже много лет. На своей странице я хотел бы поделиться своими схемами и конструкциями. Все они разбиты по тематике. В каждой теме несколько описаний — от простого к сложному»
Контроллеры	
www.bvn123.narod.ru	Разработка устройств на МК, публикации, микроконтроллеры AVR: с чего начать
www.avr.nikolaew.org	Осваиваем AVR!
www.efo.ru/cgi-bin/go7732	Аппаратно-программные средства поддержки разработок на основе микроконтроллеров AVR фирмы Atmel
www.radiopirat.h11 .ru/pic/ index.htm	Что такое PIC. Краткое описание ассемблера MPASM. Разработка устройств на PIC-контроллерах. MPLAB для начинающих. Справочная информация. Микроконтроллеры PIC16F84. Подробная документация для начинающих
Поисковые системы	
go.elec.ru/	Поисковый сервис GO.ELEC.RU. Поиск по электротехническим сайтам: предназначен для поиска по русскоязычной зоне интернета. Кроме того, поиск является узконаправленным тематическим сервисом. В базу попадают только сайты, тематически связанные с электротехникой и энергетикой. Все сайты, поставленные в очередь на добавление в базу, проходят ручную модерацию, что позволяет поддерживать тематическую релевантность поисковой базы
www.1el.ru	Первый электротехнический поиск
СПРАВОЧНИКИ ПО ЭЛЕКТРОННЫМ
КОМПОНЕНТАМ В СЕТИ ИНТЕРНЕТ
О чем сайт	Адрес в сети Интернет
Аналоги зарубежных динисторов и тиристоров	http://www.shematic.net/page-110.html
Аналоги отечественных диодов	http://www.radiosvit.com/publ/9-1 -0-182
Аналоги отечественных микросхем	http://www.rlocman.ru/comp/koz/adv/
Зарубежные системы маркировки полупроводниковых приборов	http://dims.karelia.ru/rel/mark.shtml
Каталог аналогов отечественных диодов и стабилитронов	http://ntpo.eom/electronics/analog/analog_ot_diod/1.shtml
Каталог импортных компонентов	http://www.necspb.com/impcomp/
Каталог радиокомпонентов	http://e-comp.kiev.ua/
Кварцевые резонаторы	http://www.quartz1.ru/Si/lighters.htM
Кварцевые резонаторы	http://quartzsens.ru/
Кодовая книга SMD элементов	http://www.marsport.org.uk/smd/mainframe.htm
Логотипы иностранных производителей	http://www.advanced-tech.com/ic_logos/ic_logos.htm
Маркировка компонентов	http://www.kruso.su/markirovka/36-koyefficient.html
Микросхемы компараторов и их отечественные аналоги	http://xradio.net.ru/content/docs/2007.html
Микросхемы различных серий и их отечественные аналоги	http://ledlabs.narod.ru/data_40.html
Оптические датчики фирмы Vishay	http://www.vishay.com/optical-sensors/
Отечественные светодиоды	http://pvpgn.nov.ru/products/leds_other/
Отечественные твердотельные оптоэлектронные реле	http://lib.chipdip.ru/
Радиоэлементы фирмы Omron	http://www.omron.co.ua/index.php
Светодиодные лампы	http://www.volgaelectro.ru/index.php/
Система обозначений пьезоэлектрических резонаторов	http://www.re-n.ru/spravka/qwartz.php
Справочник по отечественным и зарубежным интегральным микросхемам	http://rephone.ru/arhiv-sprav.html
Справочник по радиокомпонентам	http://ra4a.narod.ru/portal/LIGHT.htm
Справочник по радиокомпонентам	http://www.dialelectrolux.ru/catalog/
Справочник по радиокомпонентам	http://www.realchip.ru/
Справочник по разъемам	http://www.symmetron.ru/suppliers/connect/sockets.pdf
Справочник по разъемам	http://www.premier-electric.com/files/connectors/pan_2.htm
Справочник по светодиодам Ра га light	http://www.micronica.ru/docs/paralight/paralight.shtml
Справочник по электронным компонентам	http://www.imek.su/catalog350_l.html
Справочник по электронным компонентам	http://www.term.ru/priceO.htm
380
ПЕРВЫЕ ШАГИ В ЭЛЕКТРОТЕХНИКУ. Просто о сложном
О чем сайт	Адрес в сети Интернет
Справочники по радиокомпонентам	http://cityradio.narod.ru/spr/
Справочники по радиокомпонентам	http://vicgain.sdot.ru/kondenr/kondr.02.htm
Справочники по радиокомпонентам	http://www.tdk.com
Справочные данные по аналогам транзисторов и микросхем	http://gete.ru/page_152.html
Справочные данные по пассивным и активным компонентам	http://www.rell.com/Pages/
Справочные данные по светодиодам фирмы «Протон»'	http://www.proton-orel.ru/
Справочные данные по светодиодам фирмы Kingbright	http://www.kingbright.com/
Справочные данные по светодиодам фирмы ParaLight	http://www.para.com.tw/prod ucts/
Справочные данные по электронным компонентам	http://www.diagram.com.ua/info
Справочные материалы по микросхемам	http://tolik888.h1.ru/sprav/sprav25.htm
Твердотельные реле фирмы Teledyne	http://www.teledynerelays.com/industrialcommercial.asp
Твердотельные реле фирмы Tyco Electronics	http://www.tycoelectronic.com/
Типы реле	http://www.radiorele.ru/
Фоточувствительные элементы	http://www.chipdip.ru/catalog/1556.aspx
Цветовая маркировка диодов	http://www.rlocman.ru/comp/koz/diodes/dih12.htm
Цветовая маркировка диодов по системе JEDEC	http://ra4a.narod.ru/portal/d2.jpg
Цветовая маркировка кабелей	http://nemesis.lonestar.org/reference/telecom/cables/25pair.html
Цветовая маркировка кабелей	http://www.ruscable.ru/info/lan/teldor/comment2.htm
Цветовая маркировка конденсаторов	http://www.asc-development.ru/markirovka-19.html
Цветовая маркировка конденсаторов	http://www.terraelectronica.ru/files/notes/s60420.pdf
Цветовая маркировка конденсаторов	http://www.asc-development.ru/markirovka-13.html
Цветовая маркировка резисторов	http://ws.belti.ru/~electron/sprav.htm
Цветовая маркировка резисторов и конденсаторов	http://pcmod.h 16.ru/art/rd.html
Цветовая маркировка трехфазных цепей	http://en.wikipedia.org/wikiЯhree-phase_electric_power#Color_codes
Цветовая маркировка элементов	http://www.pryriz.org.ua/Markirovka/drosseli.htp
Цветовая маркировка отечественных и импортных радиодеталей	http://www.radiodetali.in.ua/p11 .htm
Элементная база оптоэлектронных приборов и устройств	http://www.hi-edu.ru/e-books/xbook138/01/index.html7part-003.htm
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
Абрамов В. М. Электронные приборы и устройства. — М.: Транспорт — 1989.
Белов А. В. Самоучитель по микропроцессорной технике. — СПб.: Наука и техника.
— 2003.
Бензарь В. К. Словарь-справочник по электротехнике, промышленной электронике
и автоматике, 2-е изд., перераб. и доп. — Мн.: Высшая школа. — 1985.
Блажкин А. Т. Общая электротехника. — М.: Энергоатомиздат. — 1986.
Герасимов В. Г. Основы промышленной электроники. — М.: Высшая школа. — 1986.
Горбачев Г. Н., Чаплыгин Е. Е. Промышленная электроника. — М.: Энергоиздат. —
1988.
Жеребцов И. П. Основы электроники Л.: Энергоатомиздат. — 1990.
Забродин Ю. С. Промышленная электроника. — М.: Высшая школа. — 1982.
Иванов А. А. Справочник по электротехнике. — К.: Вища школа. — 1984.
Каталог LOGO!
Колонтаевский Ю. Ф. Радиоэлектроника. — М.: Высшая школа. — 1991.
Корякин-Черняк С. Л. Маркировка, обозначения, аналоги электронных компонентов.
Карманный справочник. — СПб.: Наука и Техника. — 2010.
Корякин-Черняк С. Л. Мукомол Е. А. Партала О. Н. Справочник по цветовой, кодо-
вой маркировке и взаимозаменяемости компонентов + цветные вклейки. —
СПб.: Наука и Техника. — 2010.
Кузин А. В„ Жаворонок М. А. Микропроцессорная техника. — М.: Академия. —
2004.
Мансуров Н. Н. , Попов В. С. Теоретическая электротехника. — М.: Энергия. —
1965.
Преображенский В. И. Полупроводниковые выпрямители. — М.: Энергоиздат. —
1986.
Сазонов А. А. Микроэлектронные устройства автоматики. — М.: Энергоатомиздат. —
1991.
Тули М. Справочное пособие по цифровой электронике. — М.: Энергоатомиздат. —
1990.
СПИСОК РЕСУРСОВ ИНТЕРНЕТ
http://arist-co.ru/http://chavl 961 .narod.ru/
http://cxem.net/
http://cxema.3dn.ru/
http://datagor.ru/
http://electricalschool.info/http://electrik.info/
http://electrolibrary.info/http://electronic.vladbazar.com/
http://fi-com.ru/http://forum.cxem.net/
http://forum.qrz.ru/
http://hi-tech.mail.ru/http://interlavka.narod.ru/
http://irls.narod.ru/
http://kazus.ru/
http: //lampilich. narod. ru/
http://masters.donntu.edu.ua/
http://mimiwaxer.narod.ru/
http://mirknig.com/
http://radiocon-net.narod.ru/http://radiopartal.tut.su/
http://ru.wikipedia.org/
http://shemotehnik.ru/
http://transistor.3dn.ru/
http://vmtt-comp.do.am/http://voodoolife.narod.ru/
http://web.geowap.mobi/
http://www. 1 el.ru/
http://www.arrow.com/
http://www.asc-development.ru/http://www.avr.nikolaew.org/
http://www.bvnl23.narod.ru/
http: //www. chertezhi.ru/
http://www.compitech.ru/
http://www.computerra.ru/
http://www.cqham.ru/
http://www.cqham.ru/
http: 11 www.efo.ru/
http://www.elremont.nm.ru/
http://www.enext.com.ua/
http://www.ersa.com/
http: I /www. ersa.ru/
http: //www. go. elec. ru/
http://www.homepc.ru/
http://www.ikarab.narod.ru/
http://www.kazus.ru/
http://www.kruso.narod.ru/
http://www.lamaster.ru/
http: //www. master-tv. com/
http://www.myrobot.ru/
http://www.otwet.ru/
http://www.promelec.ru/
http://www.qrz.ru/
http://www.ra4a.narod.ru/
http://www.radiodetali.com/
http://www.radiofan.ru/
http://www.radioland.net.ua/
http://www.radioman.ru/
http://www.radiomaster.net/
http://www.radiopirat.h 11 .ru/
http://www.radio-portal.ru/http://www.radioradar.net/
http://www.radiosait.ru/
http://www.rcdesign.ru/
http://www.rlocman.ru/
http://www.rlocman.ru/
http: //www. r u3 ga. qrz.ru/
http://www.schematic.by.ru/
http://www.softsklad.ru/
http: //www. t s tu. r u/
http://www.umup.narod.ru/
http: //www. valt ar. r u/
http://www.valvol.nightmail.ru/